JP6519573B2 - 送電装置及び電力伝送システム - Google Patents

Description

本開示は、送電装置及び電力伝送システムに関し、特に、受電装置へ非接触で送電する送電装置及びそれを備える電力伝送システムに関する。

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が知られている（たとえば特許文献１〜６参照）。このような電力伝送システムについて、特開２０１５−８５５０号公報（特許文献１）は、給電装置（送電装置）と受電装置との間に介在する異物を検知する静電容量検知方式センサを備える非接触充電装置を開示する。この非接触充電装置では、センサ出力の初期値（初期状態）が記憶され、その初期値からの検出値の変化に基づいて異物の有無が判定される（特許文献１参照）。

特開２０１５−８５５０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

上記の特許文献１に記載の非接触充電装置では、初期値の測定時に送電装置と受電装置との間に既に異物が存在していると、その後、その異物が留まった状態での検出値と初期値との変化が表れず、異物は存在しないと判定され得る。たとえば、停電等の発生により初期値がクリアされ、停電からの復帰時に送電装置と受電装置との間に異物が存在している状態で初期値の測定が行なわれる場合等に、上記のような状況が発生し得る。そして、異物が存在するにも拘わらず送電装置から受電装置へ大電力が送電されると、送電に伴ない生成される磁界の影響を異物が受けて異物の温度が上昇する等の問題が生じる。

そこで、本開示は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、受電装置へ非接触で送電する送電装置及びそれを備える電力伝送システムにおいて、送電装置と受電装置との間に異物が存在するにも拘わらず送電装置から受電装置へ大電力が送電されるのを抑制することである。

本開示の送電装置は、送電部と、センサと、制御部とを備える。送電部は、受電装置の受電部へ非接触で送電するように構成される。センサは、送電部と受電部との間に異物が存在するか否かを検知するためのものである。制御部は、送電部及びセンサを制御するように構成される。制御部は、センサを用いた異物検知の開始前にセンサの検出結果の初期状態を学習する初期学習を実行し、初期状態と初期学習実行後のセンサの検出結果との差を用いて異物の有無を判定する。そして、制御部は、初期学習が正常に実行されていない場合には、受電部への送電を抑制するように送電部を制御する。

また、本開示の電力伝送システムは、上記の送電装置と、受電装置とを備える。
上記において、制御部は、初期学習が正常に実行されていない場合には、送電部から受電部への送電を不許可としてもよい。

本開示の送電装置及び電力伝送システムにおいては、センサの検出結果の初期状態を学習する初期学習が正常に実行されていない場合には、送電部から受電部への送電が抑制される（或いは不許可とされる）ので、異物が存在するにも拘わらず異物を検知できずに送電装置から受電装置へ大電力が送電されるのを抑制することができる。したがって、本開示の送電装置及び電力伝送システムによれば、異物が存在するにも拘わらず異物を検知できずに送電装置から受電装置へ大電力が送電されて異物の温度が上昇してしまうといった問題は生じない。

送電装置は、初期学習の実行を利用者が指示するための入力部をさらに備えてもよい。
このような入力部を備えることにより、異物が存在するにも拘わらず初期学習が自動で実行されてしまうのを確実に回避することができる。すなわち、異物が無いことを利用者が確認してから初期学習を実行させることができる。したがって、この送電装置によれば、確実に異物が存在しない状況で初期学習を実行させることができる。

受電装置は、車両に搭載されてもよい。そして、制御部は、車両を送電装置と対応付けるペアリング処理が完了した後に初期学習を実行するようにしてもよい。

これにより、ペアリング処理が完了した後であっても、初期学習が正常に実行されていない場合には、受電部への送電が抑制される。したがって、この送電装置によっても、異物が存在するにも拘わらず異物を検知できずに送電装置から受電装置へ大電力が送電されるのを抑制することができる。

送電装置は、報知部をさらに備えてもよい。報知部は、初期学習が正常に実行されていないことにより送電部から受電部への送電が抑制されることを利用者に報知するように構成される。

このような報知部を備えることにより、利用者は、送電部から受電部への送電が抑制される理由（初期学習が正常に実行されていないこと）を認識することができる。

本開示によれば、受電装置へ非接触で送電する送電装置及びそれを備える電力伝送システムにおいて、送電装置と受電装置との間に異物が存在するにも拘わらず異物を検知できずに送電装置から受電装置へ大電力が送電されるのを抑制することができる。

本開示の実施の形態に従う送電装置が適用される電力伝送システムの概略構成図である。 送電ユニットの分解斜視図である。 送電ユニットの概略構成図である。 送電ユニット上に存在する異物をカメラにより検知する方法を説明する図である。 異物検知コイルにより異物を検知する方法を説明する図である。 図３に示した制御部により実行される異物検知に関する処理を説明するフローチャートである。 ペアリング処理において各送電装置から出力される微弱電力の一例を示した図である。 ペアリング処理において各送電装置から出力される微弱電力の他の例を示した図である。 図６のステップＳ３０において実行される異物検知カメラの初期学習処理を説明するフローチャートである。 図６のステップＳ３５において実行される異物検知コイルの初期学習処理を説明するフローチャートである。

以下、本開示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。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本開示の実施の形態に従う送電装置が適用される電力伝送システムの概略構成図である。図中、矢印Ｄは鉛直方向下方を示し、矢印Ｕは鉛直方向上方を示す。図１を参照して、電力伝送システムは、送電装置１００と、車両２００とを備える。送電装置１００は、送電ユニット１１０と、入力部１４０と、報知部１５０とを含む。車両２００は、受電ユニット２１０と、蓄電装置２２０とを含む。

送電ユニット１１０は、図示しない送電部（後述）と、カメラ１２０と、複数の異物検知コイル１３０とを含む。送電部は、交流電源３００（たとえば商用系統電源）から電力の供給を受ける。そして、送電部は、車両２００の受電ユニット２１０が送電ユニット１１０に対向するように車両２００の位置合わせが行なわれた状態において、受電ユニット２１０に含まれる受電部（図示せず）へ磁界を通じて非接触で送電するように構成される。

カメラ１２０及び複数の異物検知コイル１３０は、送電ユニット１１０と受電ユニット２１０との間に介在する異物を検知するためのセンサである。すなわち、この実施の形態では、異物を検知するためのセンサとして、カメラ１２０と、複数の異物検知コイル１３０とが設けられている。なお、異物とは、送電ユニット１１０と受電ユニット２１０との間に存在すべきでない物であり、たとえば、飲料缶やお金等の金属片や、動物等が想定される。

カメラ１２０は、魚眼レンズを備えており、送電ユニット１１０上面の略中央部に設けられている。カメラ１２０は、魚眼レンズを備えることにより、送電ユニット１１０と受電ユニット２１０との間の空間を含む広い空間を撮影可能に構成されている。このようなカメラ１２０の撮影画像を用いて、送電ユニット１１０と受電ユニット２１０との間に介在する異物を検知することができる。

複数の異物検知コイル１３０は、送電ユニット１１０の上面の筐体内側において、たとえば行列状に配設されている。送電ユニット１１０上に異物が存在すると、行列状に配設された複数の異物検知コイル１３０のうち異物に近いコイルの出力が変化するので、各異物検知コイル１３０の出力を監視することによって送電ユニット１１０上に異物が存在するか否かを検知することができる。カメラ１２０及び複数の異物検知コイル１３０を含む送電ユニット１１０の構成については、後ほど詳しく説明する。

入力部１４０は、カメラ１２０及び複数の異物検知コイル１３０（以下、纏めて「異物検知センサ」と称されることがある。）を用いた異物検知の開始前に異物検知センサの検出結果の初期状態を学習する初期学習の実行を、ユーザが指示するためのものである。

カメラ１２０を用いた異物検知の具体的な方法、及び複数の異物検知コイル１３０を用いた異物検知の具体的な方法については、後ほど詳しく説明するが、いずれの方法についても、基本的に、異物検知センサを用いた異物検知の開始前に上記の初期学習が実行され、初期状態と初期学習実行後の異物検知センサの検出結果との差を用いて異物の有無が判定される。この初期学習は、送電ユニット１１０と受電ユニット２１０との間に異物が存在しない状態の異物検知センサの検出結果（初期状態）を取得することを含んでおり、送電ユニット１１０と受電ユニット２１０との間に異物が存在しないことをユーザが確認してから初期学習が実行されるように、入力部１４０が設けられている。

なお、後述のように、初期学習には、送電ユニット１１０と受電ユニット２１０との間に異物が存在しないことを確認する処理も含まれているので、異物が存在しないことの確認をユーザに求めるためのこのような入力部１４０は必須のものではないが、入力部１４０を設けることにより、送電ユニット１１０と受電ユニット２１０との間に異物が存在するために初期学習が正常に実行されない事態を回避することができる。

報知部１５０は、上記の初期学習が正常に実行されていないことにより送電ユニット１１０から受電ユニット２１０への送電が不許可とされることを利用者に報知するためのものである。後ほど詳しく説明するが、初期学習が正常に実行されていない場合には、送電ユニット１１０と受電ユニット２１０との間に異物が存在するにも拘わらず異物を検知できない可能性があるので、送電ユニット１１０から受電ユニット２１０への送電が不許可とされる。報知部１５０は、このような状況を利用者に報知するものである。報知部１５０は、表示によって利用者に報知するものであってもよいし、音声によって利用者に報知するものであってもよい。

一方、車両２００において、受電ユニット２１０は、受電部と、整流部とを含む（いずれも図示せず）。受電部は、受電ユニット２１０が送電装置１００の送電ユニット１１０に対向するように車両２００の位置合わせが行なわれた状態において、受電ユニット２１０の送電部から磁界を通じて非接触で受電するように構成される。整流部は、受電部によって受電された電力（交流）を整流して蓄電装置２２０へ出力する。

蓄電装置２２０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電池やニッケル水素電池などの二次電池を含んで構成される。蓄電装置２２０は、受電ユニット２１０から出力される電力を蓄える。蓄電装置２２０に蓄えられた電力は、図示しない走行用モータ等へ供給され、車両２００の駆動力の生成等に用いられる。なお、蓄電装置２２０として電気二重層キャパシタ等も採用可能である。

図２は、送電ユニット１１０の分解斜視図である。図２を参照して、送電ユニット１１０は、送電コイル４１０と、筐体４３０と、カメラ１２０と、光源１２２と、複数の異物検知コイル１３０とを含む。

送電コイル４１０は、フェライト製のコア４４０と、コア４４０の周囲に巻回された導線４５０とを含む。なお、巻回された導線４５０をコア４４０上に配設してもよい。また、特に図示しないが、送電ユニット１１０には、送電コイル４１０（導線４５０）に接続されて送電コイル４１０と共振回路を形成するキャパシタが設けられており、共振回路の共振強度を示すＱ値は１００以上であることが好ましい。送電コイル４１０は、筐体４３０内に収容される。筐体４３０は、シールド４３２と、蓋部材４３４とを含む。

カメラ１２０は、蓋部材４３４の略中央部に設けられる。上述のように、カメラ１２０は、魚眼レンズを備えており、送電ユニット１１０と受電ユニット２１０との間の空間を含む広い空間を撮影可能に構成されている。光源１２２は、蓋部材４３４の上面において、蓋部材４３４の外周に沿って矩形のリング状に設けられる。光源１２２は、たとえばＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、光源１２２から発せられた光をカメラ１２０で撮影可能なようにリング内周方向に向けて発光する。

複数の異物検知コイル１３０は、送電ユニット１１０の上面に設けられ、この実施の形態では、筐体４３０の上面を構成する蓋部材４３４の筐体内部側に行列状に配設されている。各異物検知コイル１３０は、第１コイル４６８と、第２コイル４７８とによって構成される。第１コイル４６８及び第２コイル４７８は、互いに同一の大きさ及び形状を有する。第２コイル４７８は、第１コイル４６８に対向して配置され、第１コイル４６８とともにコイルペアを構成する。送電コイル４１０の外形よりも小さいこのような異物検知コイル１３０を送電ユニット１１０の上面に複数配設することによって、送電ユニット１１０上の小さな異物も検知することができる。

図３は、送電ユニット１１０の概略構成図である。図３を参照して、上述のように、送電ユニット１１０は、カメラ１２０と、光源１２２と、複数の異物検知コイル１３０と、送電コイル４１０とを含む。また、送電ユニット１１０は、電源部１６０と、制御部１７０とをさらに含む。

電源部１６０は、交流電源３００から電力を受け、制御部１７０からの指示に従って、交流電源３００から受ける電力を所定周波数（たとえば数十ｋＨｚ）の送電電力に変換して送電コイル４１０へ供給する。この電源部１６０は、送電コイル４１０とともに、受電ユニット２１０（図１）へ磁界を通じて非接触で送電する「送電部」を構成する。電源部１６０は、たとえば、ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路、インバータ、ノイズフィルタ等を含んで構成される。

制御部１７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、送電部（電源部１６０及び送電コイル４１０）による受電ユニット２１０への送電を制御するとともに、異物検知センサ（カメラ１２０及び光源１２２並びに複数の異物検知コイル１３０）を用いた異物検知を行なう。制御部１７０により実行される各種処理については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

図４は、送電ユニット１１０上に存在する異物をカメラ１２０により検知する方法を説明する図である。図４を参照して、制御部１７０（図３）は、光源１２２が発光するように光源１２２を制御する。送電ユニット１１０上に異物５００が存在する場合には、光源１２２から発せられた光の一部が異物５００によって遮られる。このため、送電ユニット１１０上に異物が存在しない場合と、送電ユニット１１０上に異物５００が存在する場合とでは、カメラ１２０の撮影画像に差が生じる。

そこで、この実施の形態では、カメラ１２０を用いた異物検知の開始前に、送電ユニット１１０と受電ユニット２１０との間に異物が存在しない状態のカメラ１２０の撮影画像（初期状態）を取得することを含む初期学習が実行される。そして、上記の初期状態すなわち異物が存在しない状態のカメラ１２０の撮影画像と、初期学習実行後のカメラ１２０の検出結果すなわちカメラ１２０の現在の撮影画像との差を用いて、異物の有無が判定される。なお、カメラ１２０の初期学習には、送電ユニット１１０と受電ユニット２１０との間に異物が存在しない状態の撮影画像を取得することの他、撮影画像の歪みを補正すること等が含まれる。

図５は、異物検知コイル１３０により異物を検知する方法を説明する図である。図５を参照して、異物検知コイル１３０を構成する第１コイル４６８及び第２コイル４７８の各々は、矩形状を有する。第２コイル４７８は、第１コイル４６８と対向して配置される。このようなコイルペアの構成は、たとえば、プリント基板の両面に金属配線をパターニングすることで容易に作製できる。

第１コイル４６８に検知用の交流電圧が印加されると、第１コイル４６８は、検知用磁界ＡＲ１を形成する。そうすると、第１コイル４６８に対向して配置された第２コイル４７８に、検知用磁界ＡＲ１によって誘導電圧が発生する。このとき、コイルペアの近傍に異物が存在すると、検知用磁界ＡＲ１が異物により影響を受けて第１コイル４６８と第２コイル４７８との間の結合係数が変化し、第２コイル４７８の受電状態が変化する。このため、送電ユニット１１０上に異物が存在しない場合と異物が存在する場合とで、第２コイル４７８の出力電圧に差が生じる。

そこで、この実施の形態では、異物検知コイル１３０を用いた異物検知の開始前に、送電ユニット１１０上に異物が存在しない状態の異物検知コイル１３０の出力電圧（初期状態）を取得することを含む初期学習が実行される。そして、上記の初期状態すなわち送電ユニット１１０上に異物が存在しない状態の異物検知コイル１３０の出力と、初期学習実行後の異物検知コイル１３０の検出結果すなわち異物検知コイル１３０の現在の出力との差を用いて、異物の有無が判定される。なお、異物検知コイル１３０の初期学習には、送電ユニット１１０上に異物が存在しない状態の異物検知コイル１３０の出力を取得することの他、異物検知コイル１３０の検出精度を確保するための処理（後述）を実行すること等が含まれる。

ここで、上記の初期学習（カメラ１２０の初期学習及び異物検知コイル１３０の初期学習）の実行時に送電ユニット１１０と受電ユニット２１０との間に既に異物が存在していると、異物が存在している状態で初期学習が実行されてしまう。その結果、初期学習の実行後に、その異物が留まった状態でのセンサ検出値と初期学習の学習結果（初期学習において取得されるセンサ検出値）との差が表れず、異物は存在しないと判定され得る。そして、送電ユニット１１０と受電ユニット２１０との間に異物が存在するにも拘わらず送電ユニット１１０から受電ユニット２１０へ大電力が送電されると、送電に伴ない生成される磁界の影響を異物が受けて異物の温度が上昇する等の問題が生じる。

そこで、この実施の形態に従う送電装置１００では、カメラ１２０及び複数の異物検知コイル１３０について初期学習が正常に実行されていない場合には、送電ユニット１１０から受電ユニット２１０への送電が不許可とされる。これにより、送電ユニット１１０と受電ユニット２１０との間に異物が存在するにも拘わらず異物を検知できずに送電ユニット１１０から受電ユニット２１０へ大電力が送電されるのを抑制することができる。したがって、この送電装置１００によれば、異物が存在するにも拘わらず異物を検知できずに送電ユニット１１０から受電ユニット２１０へ大電力が送電されて異物の温度が上昇してしまうといった問題は生じない。

図６は、図３に示した制御部１７０により実行される異物検知に関する処理を説明するフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、たとえば送電装置１００の電源が投入されると実行される。

図６を参照して、制御部１７０は、送電装置１００に対する車両２００の位置合わせ処理及びペアリング処理が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０）。詳細な説明は行なわないが、送電装置１００に対する車両２００の位置合わせは、たとえばカメラ１２０を用いて行なうことができる。たとえば、受電ユニット２１０の下面の所定箇所にカメラ１２０で撮影可能なマーカーを設け、カメラ１２０により撮影される画像を車両２００へ送信することによって、受電ユニット２１０が送電ユニット１１０に対向する位置で車両２００が停車するように車両２００を操作することができる。

また、ペアリングとは、送電装置１００に対する車両２００の位置合わせの完了後に、車両２００と送電装置１００との対応付けを行なうことである。送電装置を備える駐車スペースが複数隣接して配設されている場合に、ある駐車スペースに駐車された車両と、その駐車スペースの送電装置との紐付けを行なうために、ペアリング処理が実行される。ペアリング処理においては、たとえば、各送電装置固有の情報を含む微弱電力（車両２００の蓄電装置２２０を充電する際の送電電力よりも小さい電力）が各送電装置の送電部から出力され、車両２００が受電した微弱電力に含まれる上記情報に基づいて、車両２００において対応の送電装置が認識される。

図７は、ペアリング処理において各送電装置から出力される微弱電力の一例を示した図である。ここでは、隣接する２つの駐車スペースにそれぞれ送電装置１００Ａ及び送電装置１００Ｂが設けられているものとする。

図７を参照して、時刻ｔ１においてペアリング処理が開始されると、送電装置１００Ａは、送電装置１００Ａに固有の時間ＴＡだけ微弱電力ＬＰを出力する。一方、送電装置１００Ｂは、送電装置１００Ｂに固有の時間ＴＢ（≠ＴＡ）だけ微弱電力ＬＰを出力する。車両２００において、微弱電力ＬＰの受電時間が時間ＴＡの場合には、車両２００は送電装置１００Ａと対応付けられ、微弱電力ＬＰの受電時間が時間ＴＢの場合には、車両２００は送電装置１００Ｂと対応付けられる。

図８は、ペアリング処理において各送電装置から出力される微弱電力の他の例を示した図である。ここでも、隣接する２つの駐車スペースにそれぞれ送電装置１００Ａ及び送電装置１００Ｂが設けられているものとする。

図８を参照して、時刻ｔ１においてペアリング処理が開始されると、時刻ｔ２までの所定時間、送電装置１００Ａは、オン時間及びオフ時間の各々が送電装置１００Ａに固有のΔＴＡである、パルス状の微弱電力ＬＰを出力する。一方、送電装置１００Ｂは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの所定時間、オン時間及びオフ時間の各々が送電装置１００Ｂに固有のΔＴＢ（≠ΔＴＡ）である、パルス状の微弱電力ＬＰを出力する。車両２００において、パルス状の微弱電力ＬＰのオン時間及びオフ時間がΔＴＡの場合には、車両２００は送電装置１００Ａと対応付けられ、パルス状の微弱電力ＬＰのオン時間及びオフ時間がΔＴＢの場合には、車両２００は送電装置１００Ｂと対応付けられる。

再び図６を参照して、送電装置１００に対する車両２００の位置合わせ処理及びペアリング処理が完了すると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御部１７０は、異物検知センサ（カメラ１２０及び複数の異物検知コイル１３０）の初期学習の実行が入力部１４０（図１）からユーザにより指示されたか否かを判定する（ステップＳ２０）。そして、初期学習の実行が指示されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、制御部１７０は、異物検知カメラ（カメラ１２０）の初期学習処理を実行するとともに（ステップＳ３０）、異物検知コイル１３０の初期学習処理を実行する（ステップＳ３５）。カメラ１２０の初期学習処理及び異物検知コイル１３０の初期学習処理の各々については、後ほど説明する。

ステップＳ３０においてカメラ１２０の初期学習処理が実行され、ステップＳ３５において異物検知コイル１３０の初期学習処理が実行されると、制御部１７０は、カメラ１２０の初期学習が正常に実行されたことを示すカメラ初期学習正常フラグ、及び異物検知コイル１３０の初期学習が正常に実行されたことを示すコイル初期学習正常フラグがいずれもＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ４０）。なお、カメラ初期学習正常フラグ及びコイル初期学習正常フラグは、それぞれカメラ１２０の初期学習処理及び異物検知コイル１３０の初期学習処理において生成される。

カメラ初期学習正常フラグ及びコイル初期学習正常フラグの少なくとも一方がＯＦＦであると判定されると（ステップＳ４０においてＮＯ）、制御部１７０は、初期学習が正常でないために送電ユニット１１０から受電ユニット２１０への送電が不許可とされることをユーザに報知するために、報知部１５０（図１）を制御する（ステップＳ７０）。そして、制御部１７０は、送電ユニット１１０から受電ユニット２１０への送電を不許可とする（ステップＳ９０）。初期学習が正常に実行されていない場合には、上述のように、送電ユニット１１０と受電ユニット２１０との間に異物が存在しているにも拘わらず異物は存在しないと判定してしまう可能性があるからである。

ステップＳ４０において、カメラ初期学習正常フラグ及びコイル初期学習正常フラグはいずれもＯＮであると判定されると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、制御部１７０は、カメラ１２０の初期学習結果（異物が無い状態でのカメラ１２０の撮影画像）と、カメラ１２０の検出結果（現在のカメラ１２０の撮影画像）との差が小さいか否かを判定する（ステップＳ５０）。このような２つの画像の差異（差の大小）は、公知の種々の画像処理方法を用いて判定することができる。

ステップＳ５０において初期学習結果と検出結果（現在の撮影画像）との差が大きいと判定されると（ステップＳ５０においてＮＯ）、制御部１７０は、送電ユニット１１０と受電ユニット２１０との間に異物が有るものと判定する（ステップＳ８０）。その後、制御部１７０はステップＳ９０へ処理を移行し、送電ユニット１１０から受電ユニット２１０への送電は不許可とされる。

ステップＳ５０において初期学習結果と検出結果（現在の撮影画像）との差は小さいと判定されると（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、制御部１７０は、各異物検知コイル１３０について、初期学習の結果（異物が無い状態での異物検知コイル１３０の出力電圧）と、異物検知コイル１３０の検出結果（現在の異物検知コイル１３０の出力電圧）との差が小さいか否かを判定する（ステップＳ５５）。

ステップＳ５５において初期学習結果と検出結果（現在の出力電圧）との差が大きいと判定されると（ステップＳ５５においてＮＯ）、制御部１７０はステップＳ８０へ処理を移行し、送電ユニット１１０と受電ユニット２１０との間に異物が有るものと判定される。その後、制御部１７０はステップＳ９０へ処理を移行し、送電ユニット１１０から受電ユニット２１０への送電は不許可とされる。

一方、ステップＳ５５において初期学習結果と検出結果（現在の出力電圧）との差は小さいと判定されると（ステップＳ５５においてＹＥＳ）、制御部１７０は、送電ユニット１１０から受電ユニット２１０への送電を許可する（ステップＳ６０）。これにより、送電ユニット１１０から受電ユニット２１０へ蓄電装置２２０を充電するための大電力が送電される。

図９は、図６のステップＳ３０において実行される異物検知カメラ（カメラ１２０）の初期学習処理を説明するフローチャートである。図９を参照して、制御部１７０は、最初に、カメラ初期学習正常フラグをリセット（ＯＦＦ）する（ステップＳ１１０）。

次いで、制御部１７０は、光源１２２（図２，３）を発光させて、カメラ１２０の撮影画像を取得する（ステップＳ１２０）。そして、制御部１７０は、取得された撮影画像に基づいて、光源１２２のＬＥＤリングの輝度が全周に亘ってしきい値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ＬＥＤリングの輝度がしきい値よりも低い箇所が存在する場合には（ステップＳ１３０においてＮＯ）、送電ユニット１１０と受電ユニット２１０との間に異物が存在しているものと判断され、その結果、カメラ１２０の初期学習は正常に実行されないと判断される。そうすると、制御部１７０は、その後の処理を実行することなくリターンへと処理を移行する。すなわち、カメラ初期学習正常フラグはＯＦＦのままとされ、図６のメインルーチンへ処理が戻る。

ステップＳ１３０において、ＬＥＤリングの輝度が全周に亘ってしきい値以上であると判定されると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、制御部１７０は、ＬＥＤリングの歪みをチェックする（ステップＳ１４０）。カメラ１２０の撮影画像において、ＬＥＤリングは、画像の外周に沿ってリング状に映し出されるところ、この部分に歪みが生じていると判断される場合には、歪みが低減するように歪み補正が実行される。魚眼レンズを用いて撮影される画像の歪みは、公知の種々の手法を用いて補正することができる。

この歪み補正が何らかの異常により完了しない場合（ステップＳ１５０においてＮＯ）、たとえば所定時間経過しても歪み補正が完了しない場合、カメラ１２０による異物検知の精度を確保できない可能性があることからカメラ１２０の初期学習が正常に実行されていないと判断され、制御部１７０は、その後の処理を実行することなくリターンへと処理を移行する。すなわち、この場合も、カメラ初期学習正常フラグはＯＦＦのままとされ、図６のメインルーチンへ処理が戻る。

ステップＳ１５０において歪み補正が完了したものと判定されると（ステップＳ１５０においてＹＥＳ）、カメラ１２０の初期学習は正常に実行されたものと判断され、制御部１７０は、カメラ初期学習正常フラグをＯＮにする（ステップＳ１６０）。そして、制御部１７０は、カメラ１２０の撮影画像を再度取得する（ステップＳ１７０）。ここで取得される撮影画像は、カメラ１２０の初期学習結果（初期状態の学習結果）として、図６のステップＳ５０において用いられる。

図１０は、図６のステップＳ３５において実行される異物検知コイル１３０の初期学習処理を説明するフローチャートである。図１０を参照して、制御部１７０は、最初に、コイル初期学習正常フラグをリセット（ＯＦＦ）する（ステップＳ２１０）。

次いで、制御部１７０は、各異物検知コイル１３０に所定の電圧を印加し、各異物検知コイル１３０の出力電圧を取得する（ステップＳ２２０）。詳しくは、制御部１７０は、複数の異物検知コイル１３０の各々に対して、第１コイル４６８に所定の電圧を印加し、第２コイル４７８の出力電圧を取得する。

そして、制御部１７０は、複数の異物検知コイル１３０について、予め定められている互いに特性の類似したコイル同士の出力電圧を比較する（ステップＳ２３０）。複数の異物検知コイル１３０は、送電ユニット１１０上に行列状に配設されており、各異物検知コイル１３０に印加する電圧を生成する電圧生成部（図示せず）から各異物検知コイル１３０までの配線長、及び各異物検知コイル１３０から各異物検知コイル１３０の出力電圧を検出する検出部までの配線長が、コイルの配設位置によって異なる。このため、各異物検知コイル１３０に一律に所定の電圧を印加しても、上記配線長の違いによって異物検知コイル１３０の出力に差異が生じる。そこで、上記配線長の差が小さい、互いに特性の類似したコイルが予めグループ化されている。

そして、そのような互いに特性の類似したコイル同士において、出力電圧の差が予め定められたしきい値以上となるコイルが存在する場合には（ステップＳ２４０においてＹＥＳ）、制御部１７０は、その後の処理を実行することなくリターンへと処理を移行する。すなわち、互いに特性の類似したコイル同士において出力電圧の差がしきい値以上となるコイルが存在する場合には、送電ユニット１１０上に異物が存在するものと判断され、その結果、複数の異物検知コイル１３０の初期学習は正常に実行されないと判断される。したがって、コイル初期学習正常フラグはＯＦＦのままとされ、図６のメインルーチンへ処理が戻る。

ステップＳ２４０において、互いに特性の類似したコイル同士において、出力電圧の差がしきい値以上となるコイルは存在しないと判定されると（ステップＳ２４０においてＮＯ）、制御部１７０は、複数の異物検知コイル１３０の各々に対して、異物検知コイル１３０に印加する電圧（交流）の周波数を走査してコイルのインピーダンス特性を取得する（ステップＳ２５０）。この取得されたインピーダンス特性は、各異物検知コイル１３０において、所定の異物検知感度を確保可能な周波数を設定するのに用いられる。

そして、異物検知コイル１３０毎に、取得されたインピーダンス特性に基づいて検知周波数が設定されるところ、この検知周波数の設定が完了しない場合（ステップＳ２６０においてＮＯ）、たとえば所定の異物検知感度を確保可能な周波数が存在しない場合、異物検知コイル１３０による異物検知の精度を確保できないことから異物検知コイル１３０の初期学習が正常に実行されていないと判断され、制御部１７０は、その後の処理を実行することなくリターンへと処理を移行する。すなわち、この場合も、コイル初期学習正常フラグはＯＦＦのままとされ、図６のメインルーチンへ処理が戻る。

ステップＳ２６０において、各異物検知コイル１３０に対して検知周波数の設定が完了したものと判定されると（ステップＳ２６０においてＹＥＳ）、異物検知コイル１３０の初期学習は正常に実行されたものと判断され、制御部１７０は、コイル初期学習正常フラグをＯＮにする（ステップＳ２７０）。そして、制御部１７０は、各異物検知コイル１３０に所定の電圧を印加し、各異物検知コイル１３０の出力電圧を再度取得する（ステップＳ２８０）。ここで取得された各異物検知コイル１３０の出力電圧は、各異物検知コイル１３０の初期学習結果（初期状態の学習結果）として、図６のステップＳ５５において用いられる。

以上のように、この実施の形態においては、カメラ１２０及び複数の異物検知コイル１３０について初期学習が正常に実行されていない場合には、送電ユニット１１０から受電ユニット２１０への送電が不許可とされる。これにより、送電ユニット１１０と受電ユニット２１０との間に異物が存在するにも拘わらず異物を検知できずに送電ユニット１１０から受電ユニット２１０へ大電力が送電されるのを抑制することができる。したがって、この実施の形態によれば、異物が存在するにも拘わらず異物を検知できずに送電ユニット１１０から受電ユニット２１０へ大電力が送電されて異物の温度が上昇してしまうといった問題は生じない。

また、この実施の形態によれば、初期学習の実行を利用者が指示するための入力部１４０が設けられるので、異物が存在するにも拘わらず初期学習が自動で実行されてしまうのを確実に回避することができる。すなわち、異物が無いことを利用者が確認してから初期学習を実行させることができる。したがって、この実施の形態によれば、確実に異物が存在しない状況で初期学習を実行させることができる。

また、この実施の形態によれば、ペアリング処理が完了した後に初期学習が実行されるので、ペアリング処理のために微弱電力が送電された場合であっても、初期学習が正常に実行されていない場合には、その後の送電ユニット１１０から受電ユニット２１０への送電（大電力）を不許可とすることができる。

また、この実施の形態によれば、報知部１５０が設けられるので、利用者は、送電ユニット１１０から受電ユニット２１０への送電が不許可とされる理由（初期学習が正常に実行されていないこと）を認識することができる。

なお、上記の実施の形態においては、初期学習が正常に実行されていない場合、或いは異物検知センサにより異物有と判定された場合、送電ユニット１１０から受電ユニット２１０への送電を不許可としたが、送電を不許可とまではせずに、送電を抑制（たとえば、異物への影響が十分小さいと判断される送電は許可）するようにしてもよい。

また、上記の実施の形態においては、送電装置１００に対する車両２００の位置合わせ処理及びペアリング処理が完了した後に異物検知センサ（カメラ１２０及び複数の異物検知コイル１３０）の初期学習が実行されるものとしたが、位置合わせ処理やペアリング処理とは独立して初期学習を実行してもよい。たとえば、送電装置１００の電源投入直後や送電が行なわれていないスタンバイ中等に初期学習を実行するようにしてもよい。

また、上記の実施の形態においては、異物の検知能力を高めるために、カメラ１２０及び複数の異物検知コイル１３０を組合わせて異物検知を実行するものとしたが、カメラ１２０のみを用いて異物検知を行なうものとしてもよいし、又は、複数の異物検知コイル１３０のみを用いて異物検知を行なうものとしてもよい。

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。本開示の範囲は、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及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 送電装置、１１０ 送電ユニット、１２０ カメラ、１３０ 異物検知コイル、１４０ 入力部、１５０ 報知部、１６０ 電源部、１７０ 制御部、２００ 車両、２１０ 受電ユニット、２２０ 蓄電装置、３００ 交流電源、４１０ 送電コイル、４３０ 筐体、４３２ シールド、４３４ 蓋部材、４４０ コア、４５０ 導線、４６８ 第１コイル、４７８ 第２コイル、５００ 異物。

Claims (9)

1. 受電装置の受電部へ非接触で送電するように構成された送電部と、
   前記送電部と前記受電部との間に異物が存在するか否かを検知するためのセンサと、
   前記送電部及び前記センサを制御するように構成された制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記センサを用いた異物検知の開始前に前記センサの検出結果の初期状態を学習する初期学習を実行し、
   前記初期状態と前記初期学習実行後の前記センサの検出結果との差を用いて異物の有無を判定し、
   前記初期学習が正常に実行されていない場合には、前記受電部への送電を抑制するように前記送電部を制御し、
   前記初期状態は、前記送電部と前記受電部との間に異物が存在しない状態での前記センサの検出結果の状態であり、さらに、
   前記初期学習の実行を利用者が指示するための入力部を備える、送電装置。
2. 前記センサは、前記送電部と前記受電部との間の空間を撮影するように構成されたカメラを含む、請求項１に記載の送電装置。
3. 前記センサは、前記送電部の上面に配設される複数の異物検知コイルを含む、請求項１に記載の送電装置。
4. 前記受電装置は、車両に搭載され、
   前記制御部は、前記車両を前記送電装置と対応付けるペアリング処理が完了した後に前記初期学習を実行する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の送電装置。
5. 前記初期学習が正常に実行されていないことにより前記送電部から前記受電部への送電が抑制されることを利用者に報知するように構成された報知部をさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の送電装置。
6. 前記制御部は、前記初期学習が正常に実行されていない場合には、前記送電部から前記受電部への送電を不許可とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の送電装置。
7. 送電装置と、
   受電装置とを備え、
   前記送電装置は、
   前記受電装置の受電部へ非接触で送電するように構成された送電部と、
   前記送電部と前記受電部との間に異物が存在するか否かを検知するためのセンサと、
   前記送電部及び前記センサを制御するように構成された制御部とを含み、
   前記制御部は、
   前記センサを用いた異物検知の開始前に前記センサの検出結果の初期状態を学習する初期学習を実行し、
   前記初期状態と前記初期学習実行後の前記センサの検出結果との差を用いて異物の有無を判定し、
   前記初期学習が正常に実行されていない場合には、前記受電部への送電を抑制するように前記送電部を制御し、
   前記初期状態は、前記送電部と前記受電部との間に異物が存在しない状態での前記センサの検出結果の状態であり、
   前記送電装置は、前記初期学習の実行を利用者が指示するための入力部をさらに含む、電力伝送システム。
8. 前記センサは、前記送電部と前記受電部との間の空間を撮影するように構成されたカメラを含む、請求項７に記載の電力伝送システム。
9. 前記センサは、前記送電部の上面に配設される複数の異物検知コイルを含む、請求項７に記載の電力伝送システム。

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