JP6969680B2 - 送電装置の解凍方法、非接触給電システム、及び送電装置 - Google Patents

送電装置の解凍方法、非接触給電システム、及び送電装置 Download PDF

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Description

本発明は、送電装置の解凍方法、非接触給電システム、及び送電装置に関する。
従来より、地上に設けられた送電コイルから、車両に設けられた受電コイルに非接触で電力を供給する技術が知られている（特許文献１）。特許文献１に記載された発明は、上昇機構を用いて、可動部（送電コイル）を上下方向へ移動させる。
国際公開第２０１５／１２８４５０号公報
冬場などの気温が低い時期には、上昇機構が凍結するおそれがある。上昇機構が凍結した場合、可動部は移動できなくなり、ひいては充電が開始できないおそれがある。しかしながら、特許文献１に記載された発明は、この点について言及しておらず改善の余地がある。
本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、冬場などの気温が低い時期でも可動部を移動させることが可能な送電装置の解凍方法、非接触給電システム、及び送電装置を提供することである。
本発明の一態様に係る送電装置は、地上に対して上昇及び下降する可動部と、可動部の垂直方向下側に配置され、可動部を上昇及び下降させる昇降機構と、を備える。可動部は、受電コイルへ非接触で電力を供給する送電コイルと、送電コイルの垂直方向下側に設けられた板状の非磁性体板とを有する。非磁性体板には、垂直方向に貫通する貫通部が設けられる。送電装置の解凍方法は、送電装置の温度を計測し、計測した温度と、送電装置の凍結を判断するために予め設定された閾値とを比較して、送電装置が凍結しているか否かを判断する。送電装置の解凍方法は、送電装置が凍結していると判断したとき、送電コイルを励磁する。
送電コイルから発生した磁力線は、貫通部を通って昇降機構に到達する。これにより、昇降機構は加熱され、昇降機構の凍結は解凍される。これにより、冬場などの気温が低い時期でも、可動部は、上昇及び下降することができる。
図１は、本発明の実施形態に係る非接触給電システムの概略構成図である。 図２は、本発明の実施形態に係る非接触給電の概略回路図である。 図３Ａは、本発明の実施形態に係る送電装置及び可動部を説明する図である。 図３Ｂは、本発明の実施形態に係る送電装置及び可動部を説明する図である。 図４Ａは、本発明の実施形態に係る送電装置を上面から見た概略図である。 図４Ｂは、図４ＡのＡ−Ａ方向から見た磁束分布の概略図である。 図５Ａは、比較例を説明する図である。 図５Ｂは、図５ＡのＡ−Ａ方向から見た磁束分布の概略図である。 図６は、切欠きの有無による磁束漏れのメカニズムを説明する図である。 図７は、切欠きの有無による磁束漏れのメカニズムを説明する図である。 図８Ａは、本発明の変形例に係る送電装置を上面から見た概略図である。 図８Ｂは、本発明の変形例に係る送電装置を上面から見た概略図である。 図８Ｃは、本発明の変形例に係る送電装置を上面から見た概略図である。 図８Ｄは、本発明の変形例に係る送電装置を上面から見た概略図である。 図９Ａは、本発明の変形例に係る送電装置の概略図である。 図９Ｂは、本発明の変形例に係る送電装置の概略図である。 図９Ｃは、本発明の変形例に係る送電装置を上面から見た概略図である。 図１０は、本発明の変形例に係る送電装置を上面から見た概略図である。 図１１Ａは、本発明の変形例に係る送電装置の概略図である。 図１１Ｂは、本発明の変形例に係る送電装置の概略図である。 図１１Ｃは、本発明の変形例に係る送電装置を上面から見た概略図である。 図１２Ａは、本発明の変形例に係る送電装置を上面から見た概略図である。 図１２Ｂは、本発明の変形例に係る送電装置を上面から見た概略図である。 図１２Ｃは、本発明の変形例に係る送電装置を上面から見た概略図である。 図１３は、本発明の変形例に係る送電装置の概略図である。 図１４Ａは、本発明の変形例に係る送電装置の概略図である。 図１４Ｂは、本発明の変形例に係る送電装置の概略図である。 図１５Ａは、本発明の変形例に係る送電装置の概略図である。 図１５Ｂは、本発明の変形例に係る送電装置の概略図である。 図１６Ａは、本発明の変形例に係る送電装置を上面から見た概略図である。 図１６Ｂは、図１６ＡのＡ−Ａ方向から見た磁束分布の概略図である。 図１７は、本発明の実施形態に係る非接触給電システムの一動作例を説明するフローチャートである。 図１８は、本発明の実施形態に係る非接触給電システムの一動作例を説明するフローチャートである。 図１９は、本発明の実施形態に係る非接触給電システムの一動作例を説明するフローチャートである。 図２０は、本発明の実施形態に係る非接触給電システムの一動作例を説明するフローチャートである。 図２１は、本発明の実施形態に係る非接触給電システムの一動作例を説明するフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
（非接触給電システムの構成）
図１及び図２を参照して、非接触給電システムの構成を説明する。図１に示すように、非接触給電システムは、地上側ユニットである給電装置１００と、車両側ユニットである受電装置２００を備えている。非接触給電システムは、給電スタンド等に配置された給電装置１００から電気自動車、ハイブリッド車等の車両１０に搭載された受電装置２００に非接触で電力を供給し、車両１０に搭載されたバッテリ２７を充電する。
給電装置１００は、給電スタンド近傍の駐車スペースに配置された送電装置３００を備えている。送電装置３００は、可動部１２と、固定部１５と、昇降機構１７と、駆動制御部１８と、温度センサ１９と、距離センサ２０と、を備えている。さらに、可動部１２は、送電コイル４１（図２参照）を含む。一方、受電装置２００は、車両１０の底面に設けられた受電コイル２２を備えている。受電コイル２２は、車両１０が駐車スペースの所定位置（給電可能位置）に停車したときに送電コイル４１に対向するように配置されている。また、受電コイル２２は、車両１０の床下の揺動構造を介して揺動可能に設けられてもよい。なお、可動部１２及び受電装置２００は、共振コンデンサを含んでもよい。
送電コイル４１（図２参照）は、リッツ線からなる一次コイルによって構成され、受電コイル２２に電力を送電する。また、受電コイル２２は、同じくリッツ線からなる二次コイルによって構成され、送電コイル４１から電力を受電する。両コイル間における電磁誘導作用により、送電コイル４１から受電コイル２２へ非接触で電力を供給することが可能となる。なお、非接触給電の方式は、電磁誘導式に限定されず、磁界共振式などでもよい。
固定部１５は、地上に固定される装置である。可動部１２は、固定部１５に対して上昇及び下降する。換言すれば、可動部１２は、地上に対して上昇及び下降する。
駆動制御部１８は、制御部１４から信号を受信し、受信した信号に基づいてアクチュエータ４４（図３Ｂ参照）を制御する。駆動制御部１８及びアクチュエータ４４の詳細は、
後述する。
昇降機構１７は、アクチュエータ４４から動力を受けて、可動部１２を垂直方向に上昇させたり、下降させたり、停止させたりする。
温度センサ１９は、送電装置３００の温度を計測する。なお、温度センサ１９は、昇降機構１７に係る摺動部（スライド摺動部４６、回転摺動部４７）の温度を計測してもよい。温度センサ１９は、計測した温度を制御部１４に送信する。
距離センサ２０は、可動部１２と受電コイル２２との間の距離を計測する。また、距離センサ２０は、計測した距離を制御部１４に送信する。制御部１４は、温度センサ１９から取得した温度または距離センサ２０から取得した距離に基づいて、駆動制御部１８を制御する。制御部１４は、温度センサ１９から取得した温度、及び距離センサ２０から取得した距離に基づいて、駆動制御部１８を制御してもよい。なお、図示は省略するが、可動部１２は、異物検知コイルを含んでもよい。異物検知コイルとは、送電装置３００の表面のインダクタンスの変化を検知し金属異物を検知するためのコイルである。なお、受電コイル２２が、可動部１２と同様に、垂直方向に移動してもよい。
給電装置１００は、電力制御部１１と、無線通信部１３と、制御部１４と、を備えている。
電力制御部１１は、交流電源１１０から送電される交流電力を高周波の交流電力に変換して送電コイル４１に送電するための回路である。電力制御部１１は、整流部１１１と、ＰＦＣ回路１１２と、ＤＣ電源１１４と、インバータ１１３とを備えている。
整流部１１１は、交流電源１１０に電気的に接続され、交流電源１１０から出力される交流電力を整流する回路である。ＰＦＣ回路１１２は、整流部１１１から出力される波形を整形することで力率を改善するための回路（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）であり、整流部１１１とインバータ１１３との間に接続されている。
インバータ１１３は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子で構成されたＰＷＭ制御回路を備え、スイッチング制御信号に基づいて直流電力を交流電力に変換して送電コイル４１に電力を供給する。ＤＣ電源１１４は、送電コイル４１を微弱励磁する際の直流電圧を出力する。
無線通信部１３は、車両１０に設けられた無線通信部２３とｗｉｆｉ通信を行う。
制御部１４は、給電装置１００全体を制御するコントローラであり、インバータ制御部１４１と、ＰＦＣ制御部１４２と、シーケンス制御部１４３とを備えている。制御部１４は、車両１０が駐車スペースに駐車するときに、駐車位置の判定処理を実行する。この際、ＰＦＣ制御部１４２は励磁電力指令を生成し、インバータ制御部１４１は励磁電力の周波数指令、デューティーなどを生成してインバータ１１３を制御する。これにより、制御部１４は、駐車位置を判定するための電力を送電コイル４１から受電コイル２２へ送電する。制御部１４は、駐車位置の判定処理を実施する際、送電コイル４１を微弱励磁、または弱励磁することにより駐車位置判定用の電力を送電する。また、シーケンス制御部１４３は、無線通信部１３を介して受電装置２００とシーケンス情報をやり取りする。なお、微弱励磁、または弱励磁は、いずれも、通常の充電時よりも弱い励磁であり、周囲に影響を及ぼさない程度に弱い励磁である。また、制御部１４及び駆動制御部１８は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、及び入出力部を備える汎用のマイクロコンピュータである。なお、制御部１４は、インバータ１１３を含んでもよい。
受電装置２００は、受電コイル２２と、無線通信部２３と、充電制御部２４と、整流部２５と、リレースイッチ２６と、バッテリ２７と、インバータ２８と、モータ２９と、通知部３０とを備えている。
無線通信部２３は、給電装置１００に設けられた無線通信部１３と双方向の通信を行う。
充電制御部２４は、バッテリ２７の充電を制御するためのコントローラである。充電制御部２４は、車両１０が駐車スペースに駐車するときに、駐車位置の判定処理を実行する。この際、充電制御部２４は、受電コイル２２で受電される電力を監視する。そして、充電制御部２４は、送電コイル４１が励磁されたときに受電コイル２２が受電した電圧に基づいて受電コイル２２の位置を検出する。また、充電制御部２４は、無線通信部２３、通知部３０、リレースイッチ２６等を制御しており、充電を開始する旨の信号を、無線通信部２３を介して給電装置１００の制御部１４に送信する。
整流部２５は、受電コイル２２に接続され、受電コイル２２が受電した交流電力を直流に整流して、バッテリ２７、またはインバータ２８に電力を出力する（図２を参照）。
リレースイッチ２６は、充電制御部２４の制御によってオンオフが切り換えられる。また、リレースイッチ２６がオフの場合、バッテリ２７と整流部２５とが電気的に切り離される（図２を参照）。バッテリ２７は、複数の二次電池を接続して構成され、車両１０の電力源となる。
インバータ２８は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子で構成されたＰＷＭ制御回路を備え、スイッチング制御信号に基づいてバッテリ２７から出力される直流電力を交流電力に変換してモータ２９に供給する。
モータ２９は、例えば三相の交流電動機によって構成され、車両１０を駆動するための駆動源となる。
通知部３０は、警告ランプ、ナビゲーション装置のディスプレイまたはスピーカ等によって構成され、充電制御部２４の制御に基づいて、ユーザに対して光、画像または音声等を出力する。
次に、図３Ａ、図３Ｂ、及び図４Ａを参照して、送電装置３００の詳細、及び可動部１２の上昇及び下降について説明する。
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、可動部１２の内部には、板状の非磁性体板４２が配置されている。非磁性体板４２は、非磁性体の金属で形成され、例えばアルミニウムで形成される。非磁性体板４２の垂直方向上方には、フェライトコア４０が配置される。フェライトコア４０の垂直方向上方には、送電コイル４１が配置される。また、非磁性体板４２には、複数の切欠き６０が設けられる。切欠き６０については、後述する。非磁性体板４２、フェライトコア４０、及び送電コイル４１は、カバー４３によって、覆われている。
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、可動部１２は、昇降機構１７によって垂直方向（上下方向）に移動が可能となっている。昇降機構１７は、可動部１２の垂直方向下側に配置される。昇降機構１７は、２つのアーム４５と、アーム４５が交差する位置に設けられる回転摺動部４７と、アーム４５の先端に設けられるスライド摺動部４６と、レール４９と、ベローズ５０と、アクチュエータ４４と、駆動制御部１８と、を備える。
ベローズ５０は、ゴム、樹脂、金属などから構成される。ベローズ５０は、固定部１５と可動部１２との間に、水、異物などが侵入することを防止する。駆動制御部１８は、制御部１４から信号を受信し、受信した信号に基づいてアクチュエータ４４を制御する。アクチュエータ４４の駆動により、アーム４５は駆動する。アーム４５の駆動により、スライド摺動部４６はレール４９に沿って移動する。なお、アクチュエータ４４には、電動モータ、油圧、空圧などが用いられる。
昇降機構１７が垂直方向に移動することにより、可動部１２も垂直方向に移動する。これにより、送電コイル４１と受電コイル２２との距離（いわゆるギャップ）は、調整される。これにより、送電コイル４１と受電コイル２２との結合係数が向上し、効率的な充電が実現しうる。なお、図３Ａの示すように、充電が行われていないとき、可動部１２は、地上に近づいた状態となる。
冬場などの気温が低い時期には、昇降機構１７に係るスライド摺動部４６または回転摺動部４７のどちらか一方が凍結し、可動部１２は移動できないおそれがある。スライド摺動部４６と回転摺動部４７の両方が凍結した場合も、可動部１２は移動できないおそれがある。なお、以下では、スライド摺動部４６または回転摺動部４７が凍結し、可動部１２が移動できない状態を、送電装置３００が凍結していると表現する場合がある。また、以下では、スライド摺動部４６または回転摺動部４７のどちらか一方が凍結した場合について説明するが、スライド摺動部４６と回転摺動部４７の両方が凍結した場合について本発明が適用されることは、もちろんである。
スライド摺動部４６または回転摺動部４７の凍結を解凍するため、図４Ａに示すように、本実施形態では、非磁性体板４２に切欠き６０が設けられる。切欠き６０は、垂直方向に非磁性体板４２を貫通する貫通部である。また、切欠き６０は、非磁性体板４２の外周部に設けられる。また、切欠き６０は、スライド摺動部４６及び回転摺動部４７の位置に対応した位置に設けられる。換言すれば、切欠き６０は、スライド摺動部４６及び回転摺動部４７と垂直方向に重なるように、スライド摺動部４６及び回転摺動部４７の直上に設けられる。なお、図４Ａにおいて、切欠き６０は、複数（６つ）設けられるが、切欠き６０は、１つだけ設けられてもよい。また、切欠き６０は、スライド摺動部４６の直上のみに設けられてもよく、回転摺動部４７の直上のみに設けられてもよい。
スライド摺動部４６または回転摺動部４７の凍結が検知されたとき、または凍結が想定されるときは、インバータ１１３は、送電コイル４１を励磁する。凍結が検知されたとき、または凍結が想定されるときとは、例えば、温度センサ１９によって計測された温度が、所定温度（閾値）より小さい場合である。所定温度とは、凍結を判断するための温度であり、実験、シミュレーションなどを通じて予め設定される。制御部１４は、温度センサ１９によって計測された温度と、所定温度とを比較し、スライド摺動部４６または回転摺動部４７が凍結しているか否かを判断する。すなわち、制御部１４は、判断部としての機能を有する。なお、温度センサ１９は、スライド摺動部４６と回転摺動部４７の両方に設けられてもよい。
制御部１４は、スライド摺動部４６または回転摺動部４７が凍結していると判断した場合、インバータ１１３に信号を送る。この信号に基づいて、インバータ１１３は、送電コイル４１を励磁する。このときの励磁は、受電コイル２２の位置検知の際に用いる弱励磁より強い励磁である。このような励磁を用いる理由は、スライド摺動部４６または回転摺動部４７を加熱するためである。
インバータ１１３が、送電コイル４１を励磁することによって、送電コイル４１に磁界が発生する。本実施形態では、切欠き６０は、スライド摺動部４６及び回転摺動部４７の位置に対応した位置に設けられているため、送電コイル４１から発生した磁力線（磁束）は、切欠き６０を通って、スライド摺動部４６または回転摺動部４７に到達する。これにより、スライド摺動部４６または回転摺動部４７は加熱され、スライド摺動部４６または回転摺動部４７の凍結は、解凍される。これにより、冬場などの気温が低い時期でも、可動部１２は、上昇及び下降することができる。
さらに、本実施形態では、図３Ｂに示すように、スライド摺動部４６の上側には、磁性部材４８ａが設けられる。また、図３Ｂに示すように、回転摺動部４７の周囲には、磁性部材４８ｂが設けられる。磁性部材４８ａ及び４８ｂは、特に限定されないが、例えば、鉄である。鉄などのように、透磁率、電気抵抗が高い磁性部材４８ａ（磁性部材４８ｂ）が設けられることにより、送電コイル４１から発生した磁束が集まりやすくなり、渦電流によるジュール発熱が大きくなる。これにより、スライド摺動部４６または回転摺動部４７は効率よく加熱され、スライド摺動部４６または回転摺動部４７の凍結は、解凍される。なお、磁性部材４８ａが設けられる位置は、スライド摺動部４６の上側に限定されない。磁性部材４８ａは、スライド摺動部４６の周囲に設けられてもよい。
また、図４Ａに示すように、切欠き６０の一部は、フェライトコア４０の上面視において、フェライトコア４０の外周部より内側に設けられてもよい。これにより、非磁性体板４２の裏側（垂直方向下側）に多くの磁束が漏れ、スライド摺動部４６または回転摺動部４７は効率よく加熱される。
次に、図４Ｂ、及び図５Ａ〜図５Ｂを参照して、切欠き６０の有無による磁束漏れについて説明する。
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、比較例の非磁性体板８０は、切欠き６０を有していない。比較例の非磁性体板８０の上側には、フェライトコア８１が設けられる。図４Ｂ及び図５Ｂに示すように、切欠き６０がある場合は、切欠き６０がない場合と比較して、非磁性体板４２の裏側に多くの磁束が漏れていることがわかる。
図６〜図７を参照して、切欠き６０の有無による磁束漏れのメカニズムについて説明する。
非磁性体板８０（図５Ａ参照）の外周部において、渦電流が発生する。この渦電流により、図６に示すように、非磁性体板８０の外周部では、送電コイル４１から発生した磁束（矢印Ａ）を打ち消す方向に磁束（矢印Ｂ）が発生する。一方、非磁性体板４２に切欠き６０が設けられる場合（図４Ａ参照）、切欠き６０によって渦電流の発生が抑制される。これにより、図７に示すように送電コイル４１から発生した磁束（矢印Ａ）を打ち消す方向に発生する磁束（矢印Ｂ）も抑制される。これにより、非磁性体板４２の裏側に多くの磁束が漏れ、スライド摺動部４６または回転摺動部４７は効率よく加熱される。
（変形例）
切欠き６０が設けられる位置は、スライド摺動部４６及び回転摺動部４７の位置に対応した位置であれば、限定されない。例えば、図８Ａに示すように、切欠き６０は、方形波状に設けられてもよい。また、図８Ｂに示すように、端部に広い面積を有する切欠き６０が設けられてもよい。また、図８Ｃ及び図８Ｄに示すように、水平方向に長い切欠き６０が設けられてもよい。
昇降機構１７は、図３Ｂにおいて、アーム４５が交差する形状として説明したが、これに限定されない。例えば、昇降機構１７は、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、一本のアーム４５を有してもよい。切欠き６０は、図９Ｃに示すように、スライド摺動部４６と垂直方向に重なるように、スライド摺動部４６の直上に設けられる。また、切欠き６０の一部は、フェライトコア４０の上面視において、フェライトコア４０の外周部より内側に設けられてもよい。なお、切欠き６０は、図１０に示すように、水平方向に長くなるように設けられてもよい。
また、昇降機構１７は、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、パンタグラフ型であってもよい。切欠き６０は、図１１Ｃに示すように、スライド摺動部４６及び回転摺動部４７と垂直方向に重なるように、スライド摺動部４６及び回転摺動部４７の直上に設けられる。また、切欠き６０の一部は、フェライトコア４０の上面視において、フェライトコア４０の外周部より内側に設けられてもよい。また、図１２Ａに示すように、端部に広い面積を有する切欠き６０が設けられてもよい。また、図１２Ｂ及び図１２Ｃに示すように、水平方向に長い切欠き６０が設けられてもよい。
図１３に示すように、可動部１２は、アクチュエータ５２と、蓋部５３をさらに備えてもよい。可動部１２が上昇したとき、すなわち、充電が行われるとき、駆動制御部１８は、アクチュエータ５２を制御して蓋部５３を動作させる。具体的には、蓋部５３は、垂直方向において、垂直方向上側から切欠き６０を塞ぐように動作する。充電時に蓋部５３が切欠き６０を塞ぐことによって、切欠き６０による磁束の漏れが防止される。これにより、受電コイル２２と送電コイル４１との結合係数は向上し、充電時のノイズは低減する。
なお、蓋部５３を動作させる方法は、アクチュエータ５２に限定されない。図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、固定部１５に設けられた突起部５４が蓋部５３を動作させてもよい。図１４Ａに示すように、充電が行われていないとき、蓋部５３は、突起部５４によって切欠き６０を塞がない状態となっている。一方、充電時には、可動部１２が上昇することにより、自動的に蓋部５３は切欠き６０を塞ぐ。これにより、受電コイル２２と送電コイル４１との結合係数は向上し、充電時のノイズは低減する。さらに、アクチュエータ５２が不要となるため、コスト低減に寄与する。
また、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、スライド摺動部４６の水平方向に設けられた蓋部５５が、垂直方向下側から切欠き６０を塞いでもよい。蓋部５５は、スライド摺動部４６の動作と同期する。したがって、図１５Ｂに示すように、可動部１２が上昇した時、つまり充電時には蓋部５５は、自動的に切欠き６０を塞ぐ。これにより、受電コイル２２と送電コイル４１との結合係数は向上し、充電時のノイズは低減する。さらに、アクチュエータ５２が不要となるため、コスト低減に寄与する。
上記の実施形態では切欠き６０について、垂直方向に非磁性体板４２を貫通する貫通部として説明したが、貫通部は、切欠き６０に限定されない。図１６Ａに示すように、非磁性体板４２を垂直方向に貫通する貫通穴６１が設けられてもよい。貫通穴６１は、図１６Ａに示すように、スライド摺動部４６及び回転摺動部４７と垂直方向に重なるように、スライド摺動部４６及び回転摺動部４７の直上に設けられる。また、貫通穴６１の一部は、フェライトコア４０の上面視において、フェライトコア４０の外周部より内側に設けられてもよい。図１６Ｂに示すように、貫通穴６１がある場合は、貫通穴６１がない場合（図５Ｂ参照）と比較して、非磁性体板４２の裏側に多くの磁束が漏れていることがわかる。これにより、非磁性体板４２の裏側に多くの磁束が漏れ、スライド摺動部４６または回転摺動部４７は効率よく加熱される。
次に、図１７のフローチャートを参照して、非接触給電システムの一動作例を説明する。
ステップＳ１０１において、充電制御部２４は、ユーザが充電開始操作を行ったか否かを判断する。充電開始操作とは、例えば、車両１０の車室内に設けられた充電開始スイッチをユーザが操作することである。ユーザが充電開始操作を行った場合（ステップＳ１０１でＹｅｓ）、処理はステップＳ１０３に進み、ユーザは、駐車を開始する。一方、ユーザが充電開始操作を行っていない場合（ステップＳ１０１でＮｏ）、処理は待機する。
処理はステップＳ１０５に進み、充電制御部２４は、無線通信部２３を介して制御部１４とｗｉｆｉ通信を開始する。充電制御部２４は、車両１０が駐車スペースに接近した際に、弱励磁要求信号を制御部１４に送信する。なお、通信方式は、ｗｉｆｉに限定されず、他の方式でもよい。
処理はステップＳ１０７に進み、制御部１４は、受電コイル２２の位置を検知する。制御部１４は、ステップＳ１０５で受信した弱励磁要求信号に基づいて、送電コイル４１に弱励磁の電力を供給して、送電コイル４１を弱励磁する。充電制御部２４は、受電コイル２２が受電した電力を検出し、受電電力が所定値以上の場合に、受電コイル２２は充電可能範囲内に存在すると判断する。
受電コイル２２が充電可能範囲内に存在する場合（ステップＳ１０９でＹｅｓ）、処理は、ステップＳ１１１に進み、制御部１４は、送電コイル４１と、受電コイル２２とのペアリングを行う。ペアリングとは、受電コイル２２と、受電コイル２２に対して非接触で電力を供給する送電コイル４１との組み合わせを認証することである。なお、受電コイル２２が充電可能範囲内に存在しない場合（ステップＳ１０９でＮｏ）、処理は、ステップＳ１０３に戻る。制御部１４が、送電コイル４１と受電コイル２２とのペアリングを行うことができた場合（ステップＳ１１１でＹｅｓ）、処理はステップＳ１１５に進み、制御部１４は、異物を検出するためのコイルを用いて、送電コイル４１を覆うカバーの上面に異物があるか否かを検出する。なお、ペアリングが不可の場合（ステップＳ１１１でＮｏ）、処理はステップＳ１１３に進み、ユーザは再度駐車を行う。
送電コイル４１を覆うカバーの上面に異物がある場合（ステップＳ１１５でＹｅｓ）、処理はステップＳ１１７に進み、通知部３０は、送電コイル４１の上に異物があることをユーザに通知し、一連の処理が終了する。なお、ステップＳ１１７において、通知部３０は、ユーザに異物を取り除くよう指示してもよい。ユーザが異物を取り除いた場合、処理はステップＳ１１９に進んでもよい。
送電コイル４１を覆うカバーの上面に異物がない場合（ステップＳ１１５でＮｏ）、処理はステップＳ１１９に進み、通知部３０は、充電が可能であることをユーザに通知する。ユーザが、イグニッションをオフした場合（ステップＳ１２１でＹｅｓ）、処理はステップＳ１２３に進み、制御部１４は、充電の準備を開始する。充電の準備の詳細は後述する。ユーザが、イグニッションをオフしていない場合（ステップＳ１２１でＮｏ）、処理は待機する。なお、本実施形態におけるイグニッションのオフとは、車両１０の停止、車両１０の電源システムの停止を含む。イグニッションのオフは、車両１０の車室内に設けられたイグニッションスイッチをオフすることによって実現されてもよく、車両１０の車室内に設けられた電源システムスイッチをオフすることによって実現されてもよい。処理は、ステップＳ１２５に進み、制御部１４は、充電を開始する。
次に、図１８のフローチャートを参照して、充電の準備について説明する。
ステップＳ２０１において、制御部１４から信号を受信した駆動制御部１８は、アクチュエータ４４を動作させる。処理は、ステップＳ２０３に進み、制御部１４は、アクチュエータ４４が有する駆動モータの回転数が増加したか否かを判断する。駆動モータの回転数が増加した場合（ステップＳ２０３でＹｅｓ）、昇降機構１７は、正常に動作しているため、処理はステップＳ２２３に進む。
一方、アクチュエータ４４に設けられた駆動モータの回転数が増加していない場合（ステップＳ２０３でＮｏ）、昇降機構１７は、正常に動作していないと考えられるため、処理はステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５において、制御部１４は、スライド摺動部４６または回転摺動部４７の温度ｔと、凍結閾値温度ｔ１とを比較する。なお、凍結閾値温度ｔ１とは、凍結を判断するための温度である。温度ｔが凍結閾値温度ｔ１より小さい場合（ステップＳ２０５でＹｅｓ）、スライド摺動部４６または回転摺動部４７が凍結している、または凍結が想定されるため、処理はステップＳ２１１に進む。一方、温度ｔが凍結閾値温度ｔ１以上の場合（ステップＳ２０５でＮｏ）、凍結は想定されない。したがって、ステップＳ２０７において、制御部１４は、昇降機構１７に異常があると判断し、ユーザにその旨を通知する（ステップＳ２０９）。その後、一連の処理は終了する。
ステップＳ２１１において、インバータ１１３は、送電コイル４１を強励磁する。強励磁とは、受電コイル２２の位置検知の際に用いた弱励磁より強い励磁である。インバータ１１３が、送電コイル４１を強励磁する理由は、スライド摺動部４６または回転摺動部４７を加熱するためである。
処理はステップＳ２１３に進み、制御部１４は、再度、アクチュエータ４４が有する駆動モータの回転数が増加したか否かを判断する。駆動モータの回転数が増加した場合（ステップＳ２１３でＹｅｓ）、スライド摺動部４６または回転摺動部４７は、解凍されたため、インバータ１１３は、強励磁を停止する（ステップＳ２２１）。一方、駆動モータの回転数が増加していない場合（ステップＳ２１３でＮｏ）、処理はステップＳ２１５に進み、制御部１４は、再度、温度ｔと、凍結閾値温度ｔ１とを比較する。温度ｔが凍結閾値温度ｔ１以上の場合（ステップＳ２１５でＮｏ）、凍結は想定されないものの、駆動モータの回転数は増加していない。したがって、インバータ１１３は、強励磁を停止する（ステップＳ２１７）。制御部１４は、昇降機構１７に異常があると判断し、ユーザにその旨を通知する（ステップＳ２１９）。その後、一連の処理は終了する。一方、温度ｔが凍結閾値温度ｔ１より小さい場合（ステップＳ２１５でＮｏ）、処理はステップＳ２１１に戻る。ステップＳ２２３において、可動部１２が目標位置に到達した場合（ステップＳ２２３でＹｅｓ）、制御部１４は、駆動モータを停止させる。
図１８に示すフローチャートでは、制御部１４は、駆動モータの回転数を用いたが、これに限定されない。制御部１４は、受電コイル２２の弱励磁電圧を用いて、充電の準備を開始してもよい。この点について、図１９に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図１９におけるステップＳ３０１、Ｓ３０５〜Ｓ３１１、Ｓ３１５〜Ｓ３２３は、図１８におけるステップＳ２０１、Ｓ２０５〜Ｓ２１１、Ｓ２１５〜Ｓ２２３と同様であるため、説明を省略する。
図１９に示すステップＳ３０３において、制御部１４は、受電コイル２２の弱励磁電圧が変化したか否かを判断する。充電の準備において、送電コイル４１は、インバータ１１３によって弱励磁されている。したがって、可動部１２が上昇すると、送電コイル４１と受電コイル２２との距離が小さくなるため、受電コイルの弱励磁電圧は変化する。受電コイルの弱励磁電圧が変化していない場合（ステップＳ３０３でＮｏ）、昇降機構１７は、正常に動作していないと考えられるため、処理はステップＳ３０５に進む。
図１９に示すステップＳ３１３において、制御部１４は、再度、受電コイル２２の弱励磁電圧が変化したか否かを判断する。受電コイル２２の弱励磁電圧が変化した場合（ステップＳ３１３でＹｅｓ）、スライド摺動部４６または回転摺動部４７は、解凍されたため、インバータ１１３は、強励磁を停止する（ステップＳ３２１）。一方、受電コイル２２の弱励磁電圧が変化していない場合（ステップＳ３１３でＮｏ）、処理はステップＳ３１５に進む。
なお、制御部１４は、距離センサ２０の値を用いて、充電の準備を開始してもよい。この点について、図２０に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図２０におけるステップＳ４０１、Ｓ４０５〜Ｓ４１１、Ｓ４１５〜Ｓ４２３は、図１８におけるステップＳ２０１、Ｓ２０５〜Ｓ２１１、Ｓ２１５〜Ｓ２２３と同様であるため、説明を省略する。
図２０に示すステップＳ４０３において、制御部１４は、距離センサ２０の値が変化したか否かを判断する。可動部１２が上昇すると、送電コイル４１と受電コイル２２との距離が小さくなるため、距離センサ２０の値は変化する。距離センサ２０の値が変化していない場合（ステップＳ４０３でＮｏ）、昇降機構１７は、正常に動作していないと考えられるため、処理はステップＳ４０５に進む。
図２０に示すステップＳ４１３において、制御部１４は、再度、距離センサ２０の値が変化したか否かを判断する。距離センサ２０の値が変化した場合（ステップＳ４１３でＹｅｓ）、スライド摺動部４６または回転摺動部４７は、解凍されたため、インバータ１１３は、強励磁を停止する（ステップＳ４２１）。一方、距離センサ２０の値が変化していない場合（ステップＳ４１３でＮｏ）、処理はステップＳ４１５に進む。
以上説明したように、本実施形態に係る非接触給電システムによれば、以下の作用効果が得られる。
スライド摺動部４６または回転摺動部４７の凍結（送電装置３００の凍結）が検知されたとき、または凍結が想定されるときは、インバータ１１３は、送電コイル４１を励磁する。これにより、送電コイル４１に磁界が発生する。本実施形態では、切欠き６０は、スライド摺動部４６及び回転摺動部４７の位置に対応した位置に設けられているため、送電コイル４１から発生した磁力線（磁束）は、切欠き６０を通って、スライド摺動部４６または回転摺動部４７に到達する。これにより、スライド摺動部４６または回転摺動部４７は加熱され、スライド摺動部４６または回転摺動部４７の凍結は、解凍される。すなわち、昇降機構１７の凍結が解凍される。これにより、冬場などの気温が低い時期でも、可動部１２は、地上に対して上昇及び下降することができる。なお、切欠き６０の代わりに、貫通穴６１（図１６Ａ参照）が設けられてもよい。
また、切欠き６０の一部は、フェライトコア４０の上面視において、フェライトコア４０の外周部より内側に設けられてもよい。これにより、非磁性体板４２の裏側（垂直方向下側）に多くの磁束が漏れ、スライド摺動部４６または回転摺動部４７は効率よく加熱される。
また、切欠き６０は、スライド摺動部４６及び回転摺動部４７の位置に対応した位置に設けられる。換言すれば、切欠き６０は、スライド摺動部４６及び回転摺動部４７と垂直方向に重なるように、スライド摺動部４６及び回転摺動部４７の直上に設けられる。これにより、送電コイル４１から発生した磁束は、スライド摺動部４６及び回転摺動部４７を通過する。これにより、スライド摺動部４６及び回転摺動部４７の加熱が促進される。
また、スライド摺動部４６に接する磁性部材４８ａが設けられる。同様に、回転摺動部４７に接する磁性部材４８ｂが設けられる。透磁率及び電気抵抗が高い磁性部材４８ａ、磁性部材４８ｂは、磁束を効率よく集める。これにより、磁性部材４８ａ、磁性部材４８ｂで発生する渦電流によるジュール発熱が大きくなり、スライド摺動部４６及び回転摺動部４７の加熱が促進される。
また、送電装置３００は、蓋部５３を備えてもよい。蓋部５３は、可動部１２が上昇したとき、垂直方向において切欠き６０を塞ぐ。これにより、切欠き６０による磁束の漏れが防止される。これにより、受電コイル２２と送電コイル４１との結合係数は向上し、充電時のノイズは低減する。
また、スライド摺動部４６の水平方向に設けられた蓋部５５が、切欠き６０を塞いでもよい。蓋部５５は、可動部１２の上昇と同期して、垂直方向において切欠き６０を塞ぐ。これにより、切欠き６０による磁束の漏れが防止される。これにより、受電コイル２２と送電コイル４１との結合係数は向上し、充電時のノイズは低減する。
上述の実施形態に記載される各機能は、１または複数の処理回路により実装され得る。処理回路は、電気回路を含む処理装置等のプログラムされた処理装置を含む。処理回路は、また、記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、回路部品等の装置を含む。
上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、図１７に示すフローチャートでは、ユーザが充電開始操作を行った場合に、一連の制御が開始するが、これに限定されない。図２１に示すように、イグニッションがオフされた後に、ユーザが充電開始操作を行ったか否か判断されてもよい。ユーザは、充電するために駐車する場合がある。また、ユーザは、充電する予定はなかったが、駐車した後に、充電が少ないことに気が付き、充電を行う場合もある。図１７または図２１に示す処理は、様々なシーンにおいてユーザの利便性に寄与しうる。
１２ 可動部
１４ 制御部
１５ 固定部
１７ 昇降機構
１８ 駆動制御部
１９ 温度センサ
２０ 距離センサ
２２ 受電コイル
４０ フェライトコア
４１ 送電コイル
４２ 非磁性体板
４３ カバー
４４、５２ アクチュエータ
４５ アーム
４６ スライド摺動部
４７ 回転摺動部
４８ａ、４８ｂ 磁性部材
４９ レール
５０ ベローズ
５３、５５ 蓋部
５４ 突起部
６０ 切欠き
６１ 貫通穴
１００ 給電装置
１１３ インバータ
２００ 受電装置
３００ 送電装置

Claims (8)

  1. 地上側に設けられた送電装置の解凍方法であって、
    前記送電装置は、
    地上に対して上昇及び下降する可動部と、
    前記可動部の垂直方向下側に配置され、前記可動部を上昇及び下降させる昇降機構と、を備え、
    前記可動部は、車両に設けられた受電コイルへ非接触で電力を供給する送電コイルと、前記送電コイルの垂直方向下側に設けられた板状の非磁性体板とを有し、
    前記非磁性体板には、前記垂直方向に貫通する貫通部が設けられ、
    前記送電装置の温度を計測し、
    計測した前記温度と、前記送電装置の凍結を判断するために予め設定された閾値とを比較して、前記送電装置が凍結しているか否かを判断し、
    前記送電装置が凍結していると判断したとき、前記送電コイルを励磁する
    ことを特徴とする送電装置の解凍方法。
  2. 地上側に設けられた送電装置と、前記送電装置を制御するコントローラと、を備える非接触給電システムであって、
    前記送電装置は、
    地上に対して上昇及び下降する可動部と、
    前記可動部の垂直方向下側に配置され、前記可動部を上昇及び下降させる昇降機構と、
    前記送電装置の温度を計測するセンサと、を備え、
    前記可動部は、車両に設けられた受電コイルへ非接触で電力を供給する送電コイルと、前記送電コイルの垂直方向下側に設けられた板状の非磁性体板とを有し、
    前記非磁性体板には、前記垂直方向に貫通する貫通部が設けられ、
    前記コントローラは、
    前記送電コイルを励磁するインバータと、
    前記送電装置の凍結を判断する判断部と、を備え、
    前記判断部は、前記センサによって計測された前記温度と、前記送電装置の凍結を判断するために予め設定された閾値とを比較し、前記送電装置が凍結しているか否かを判断し、
    前記判断部によって前記送電装置が凍結していると判断されたとき、前記インバータは、前記送電コイルを励磁することを特徴とする非接触給電システム。
  3. 地上側に設けられた送電装置であって、
    地上に対して上昇及び下降する可動部と、
    前記可動部の垂直方向下側に配置され、前記可動部を上昇及び下降させる昇降機構と、
    前記送電装置の温度を計測するセンサと、を備え、
    前記可動部は、車両に設けられた受電コイルへ非接触で電力を供給する送電コイルと、前記送電コイルの垂直方向下側に設けられた板状の非磁性体板とを有し、
    前記非磁性体板には、前記垂直方向に貫通する貫通部が設けられ、
    前記センサによって計測された前記温度に基づいて前記送電装置が凍結していると判断されたとき、前記送電コイルが励磁されることを特徴とする送電装置。
  4. 前記送電コイルと、前記非磁性体板との間に設けられるフェライトコアをさらに備え、
    前記貫通部の一部は、前記フェライトコアの上面視において、前記フェライトコアの外周部より内側に設けられることを特徴とする請求項３に記載の送電装置。
  5. 前記昇降機構は、前記可動部を上昇及び下降させるための摺動部を有し、
    前記貫通部は、前記摺動部の位置に対応した位置に設けられることを特徴とする請求項３または４に記載の送電装置。
  6. 前記摺動部に接する磁性部材をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の送電装置。
  7. 前記可動部を上昇させたとき、前記垂直方向において前記貫通部を塞ぐ蓋部をさらに備えることを特徴とする請求項５または６に記載の送電装置。
  8. 前記蓋部は、前記摺動部に設けられ、前記可動部の上昇と同期して、前記垂直方向において前記貫通部を塞ぐことを特徴とする請求項７に記載の送電装置。
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