WO2013001812A1 - 非接触電力伝送に用いられる給電装置及び受電装置 - Google Patents

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芳弘 阪本
大森 義治
別荘 大介
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a power supply device and a power receiving device for non-contact power transmission used for charging an electric propulsion vehicle such as an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional non-contact power transmission system 6.
  • the non-contact power feeding device (primary side) F connected to the power panel of the ground-side power source 9 is supplied with power to the power receiving device (secondary side) G mounted on the electric propulsion vehicle. It arrange
  • an alternating current is applied to the primary coil 7 provided in the power feeding device F to form a magnetic flux
  • an induced electromotive force is generated in the secondary coil 8 provided in the power receiving device G. Electric power is transmitted from the coil 7 to the secondary coil 8 without contact.
  • the power receiving device G is connected to the in-vehicle battery 10, for example, and the electric power transmitted as described above is charged in the in-vehicle battery 10.
  • the on-vehicle motor 11 is driven by the electric power stored in the battery 10. Note that, during the non-contact power supply process, for example, the wireless communication device 12 exchanges necessary information between the power supply device F and the power reception device G.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the internal structure of the power feeding device F and the power receiving device G.
  • FIG. 10A is a schematic diagram showing an internal structure when the power feeding device F is viewed from above and the power receiving device G is viewed from below.
  • FIG. 10B is a schematic diagram illustrating an internal structure when the power feeding device F and the power receiving device G are viewed from the side.
  • the power feeding device F includes a primary coil 7, a primary magnetic core 13, a back plate 15, a cover 16, and the like.
  • the power receiving device G has a symmetrical structure with the power feeding device F, and includes a secondary coil 8, a secondary magnetic core 14, a back plate 15, a cover 16, and the like.
  • the surface of the primary magnetic core 13 and the surfaces of the secondary coil 8 and the secondary magnetic core 14 are fixedly covered with a mold resin 17 in which a foam material 18 is mixed.
  • both the power feeding device F and the power receiving device G are filled with the mold resin 17 between the back plate 15 and the cover 16, and the primary coil 7, the secondary coil 8, the primary magnetic core 13, and the secondary magnetic core core inside.
  • the surface of 14 is covered and fixed.
  • the mold resin 17 is made of, for example, silicon resin.
  • the power feeding device F and the power receiving device G are basically installed outdoors, it is conceivable that foreign matter may be placed on the cover 16.
  • a metal object which is an example of a foreign object
  • the cover 16 when a metal object, which is an example of a foreign object, is placed on the cover 16 during power transmission and left as it is, the metal object will be overheated.
  • a loop-shaped conductor capable of interlinking magnetic flux is inserted between the primary coil 7 and the secondary coil 8
  • an electromotive force is generated at both ends of the conductor.
  • the power feeding device F and the power receiving device G may be damaged. From the above, when foreign matter enters between the primary coil 7 and the secondary coil 8 during power transmission, it is required to reliably detect the entry of the foreign matter.
  • an object of the present invention is to provide a power feeding device and a power receiving device that can reliably detect the intrusion of foreign matter between a primary coil and a secondary coil.
  • the present invention is configured as follows.
  • a power feeding device that supplies power to a power receiving device in a contactless manner, a substrate, a primary coil that is disposed on the substrate and generates a magnetic flux by an alternating current, and is attached to the substrate
  • a power feeding device comprising: a cover that covers the primary coil; and a motion detection unit that detects a motion of an object on the cover.
  • a power receiving device that receives power supply from a power feeding device in a non-contact manner, wherein an electromotive force is generated by a substrate and a magnetic flux that is disposed on the substrate and is generated by a primary coil of the power feeding device.
  • a power receiving device including a generated secondary coil, a cover attached to the substrate and covering the secondary coil, and motion detection means for detecting the motion of an object on the cover.
  • the power feeding device and the power receiving device are provided with the motion detection means that can detect the motion of the object on the cover, it is possible to reliably detect the intrusion of foreign matter between the primary coil and the secondary coil. It becomes possible to do.
  • FIG. 1 Front view of the non-contact charging device shown in FIG.
  • region formed between the ground side coil unit and the vehicle side coil unit which comprises the non-contact charging device of FIG. 1 is shown, (a) And (b) is respectively the coil center of a ground side coil unit, Schematic diagram of the case where the coil center of the vehicle side coil unit coincides with the case when seen from above.
  • region formed between a ground side coil unit and a vehicle side coil unit is shown
  • (a) And (b) is the schematic when a vehicle body weight is respectively light and heavy
  • the electromagnetic field region, the power control range, and the foreign object intrusion detection range are shown
  • (a) and (b) are schematic views when viewed from the rear of the vehicle and from the side of the vehicle, respectively.
  • Flow chart showing foreign object detection and transmission power control Flowchart showing the foreign object intrusion detection range determination process Flow chart showing foreign object intrusion processing Block diagram of foreign matter detection means that is a Doppler sensor Partial sectional view of the power feeding device
  • One embodiment of the present invention is a power supply device that supplies power to a power receiving device in a contactless manner, and is attached to the substrate, a primary coil that is disposed on the substrate and generates a magnetic flux by an alternating current, A cover that covers the primary coil; and a movement detection unit that detects movement of an object on the cover.
  • a power receiving device that receives power from a power feeding device in a non-contact manner, and generates an electromotive force by a substrate and a magnetic flux that is disposed on the substrate and is generated by a primary coil of the power feeding device.
  • the power feeding device and the power receiving device include the motion detection means that can detect the motion of the object on the cover, it is possible to reliably detect the intrusion of foreign matter between the primary coil and the secondary coil. Is possible.
  • “on the cover” means on the outer surface of the cover or above the outer surface of the cover.
  • the motion detection means detects a motion of an object between a primary coil of the power feeding device and a secondary coil of the power receiving device. Thereby, the foreign material which penetrate
  • the motion detection means is preferably a Doppler sensor that radiates radio waves toward the secondary coil.
  • Doppler effect it is possible to reliably detect the intrusion of all foreign substances.
  • the Doppler sensor forms a detection area by radio waves between the primary coil and the secondary coil, and detects the movement of an object in the detection area. It is possible to reliably detect the intrusion of all foreign matters between the primary coil and the secondary coil.
  • FIG. 1 is a block diagram of a non-contact charging apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is an external view of the vehicle installed in the parking space.
  • the non-contact charging device includes a power feeding device 2 installed in a parking space, for example, and a power receiving device 4 mounted on an electric propulsion vehicle, for example.
  • the power feeding device 2 includes a power supply box 8 connected to the commercial power supply 6, an inverter unit 10, a ground side coil unit 12, a foreign matter detection unit 14, and a control unit (for example, a microcomputer) 16.
  • the power receiving device 4 includes a vehicle side coil unit 18, a rectifying unit 20, a load (battery) 22, and a control unit (for example, a microcomputer) 24.
  • the commercial power source 6 is a 200 V commercial power source that is a low-frequency AC power source, and is connected to the input end of the power source box 8, and the output end of the power source box 8 is connected to the input end of the inverter unit 10.
  • the output end of the unit 10 is connected to the ground side coil unit 12.
  • the output end of the vehicle side coil unit 18 is connected to the input end of the rectifying unit 20, and the output end of the rectifying unit 20 is connected to the load 22.
  • the ground side coil unit 12 is laid on the ground, and the power supply box 8 is erected at a position separated from the ground side coil unit 12 by a predetermined distance, for example.
  • the vehicle side coil unit 18 is attached to, for example, a vehicle body bottom (for example, a chassis).
  • the power feeding device side control unit 16 performs wireless communication with the power receiving device side control unit 24, and the power receiving device side control unit 24 determines a power command value according to the detected residual voltage of the load 22, and determines the determined power command value. It transmits to the electric power feeder side control part 16.
  • the power feeding device side control unit 16 compares the power feeding power detected by the ground side coil unit 12 with the received power command value, and drives the inverter unit 10 so as to obtain the power command value.
  • the power receiving device side control unit 24 detects the received power and changes the power command value to the power feeding device side control unit 16 so that the load 22 is not overcurrent or overvoltage.
  • the vehicle side coil unit 18 is disposed to face the ground side coil unit 12 by appropriately moving the vehicle, and the power supply device side control is performed.
  • the unit 16 drives and controls the inverter unit 10
  • a high-frequency electromagnetic field is formed between the ground side coil unit 12 and the vehicle side coil unit 18.
  • the power receiving device 4 takes out electric power from the high frequency electromagnetic field and charges the load 22 with the taken out electric power.
  • the foreign matter detection means 14 is for detecting the movement of the foreign matter in the electromagnetic field region and the vicinity thereof, and is provided, for example, in the ground side coil unit 12 of the power feeding device 2 as shown in FIG. .
  • the “foreign matter” in the present invention refers to a moving object that may enter an electromagnetic field region such as a person or an object. In the form, it is a metal piece or the like that may cause damage to the power feeding device 2).
  • the electromagnetic field region is formed between the units 12 and 18 by making the vehicle side coil unit 18 face the ground side coil unit 12.
  • the coil center of the ground side coil unit 12 is not necessarily coincident when viewed from above (see FIG. 3A), and as shown in FIG. In some cases.
  • FIGS. 4A and 4B show a case where the weight of the vehicle body including the occupant and the luggage is light and heavy, respectively.
  • the electromagnetic field region is determined based on the positional relationship between the coil center of the vehicle side coil unit 18 and the coil center of the ground side coil unit 12, and a power control range wider than the electromagnetic field region, and a power control range.
  • a signal indicating the coil center of the vehicle-side coil unit 18 is transmitted from the power-receiving device-side control unit 24 to the power-feeding device-side control unit 16, and the power-feeding device-side control unit 16 that has received this signal
  • the positional relationship three-dimensional positional relationship between the horizontal direction and the height direction
  • the power feeding device side control unit 16 recognizes the positional relationship between the coil center of the ground side coil unit 12 and the coil center of the vehicle side coil unit 18, the coil size of the ground side coil unit 12 and the coil size of the vehicle side coil unit 18 are recognized.
  • the electromagnetic field region is set according to
  • the power supply device side control unit 16 sets the power control range and the foreign object intrusion detection range obtained by adding the first predetermined length and the second predetermined length in the horizontal direction and the height direction of the electromagnetic field region, respectively. Set.
  • FIG. 5 shows the electromagnetic field region, the power control range, and the foreign object intrusion detection range set as described above.
  • FIG. 5 (a) is a view from the rear of the vehicle
  • FIG. 5 (b) is the side view of the vehicle. It shows the case of seeing more.
  • step S ⁇ b> 1 of the flowchart of FIG. 6A the vehicle on which the power receiving device 4 is mounted stops so that the coil unit 18 faces the ground side coil unit 12.
  • the power supply device side control device 16 instructs the inverter unit 10 to start power transmission.
  • step S2 the foreign matter intrusion detection range and power control range confirmation processing is performed.
  • This foreign matter intrusion detection range confirmation processing will be described with reference to the flowchart of FIG. 6B.
  • step S ⁇ b> 11 a signal indicating the coil center of the vehicle side coil unit 18 is transmitted from the power receiving device side control unit 24 to the power feeding device side control unit 16, and based on this signal, the power feeding device side control unit 16. Detects the position of the vehicle-side coil unit 18.
  • step S12 the power feeding device side control unit 16 recognizes the horizontal displacement of the vehicle side coil unit 18 with respect to the ground side coil unit 12, and in step S13, the height of the vehicle side coil unit 18 with respect to the ground side coil unit 12 is increased. Recognize the position shift in the vertical direction. Further, in step S14, the power feeding device side control unit 16 is shown in FIG. 3 and FIG. 4 based on the horizontal position and height position displacement of the vehicle side coil unit 18 with respect to the recognized ground side coil unit 12 and the coil size. To determine the electromagnetic field region.
  • step S3 shown in FIG. 6A the foreign matter detection means 14 starts the foreign matter detection operation. Details of the foreign matter detection means 14 will be described.
  • FIG. 7 is a block diagram of the foreign matter detection means 14.
  • the foreign matter detection means 14 is a Doppler sensor that can detect the movement of an object using, for example, the Doppler effect.
  • the foreign matter detection means 14 which is a Doppler sensor includes an oscillation unit 30, an amplification unit 32, a transmission antenna 34, a reception antenna 36, a mixer unit 38, a filter unit 40, and a signal processing unit 42. .
  • the foreign matter detecting means (Doppler sensor) 14 amplifies the high frequency signal of cos (f0) having the frequency f0 output from the oscillating unit 30 to a predetermined power by the amplifying unit 32, thereby transmitting the radio wave of cos (f0) to the transmitting antenna 34. Is configured to radiate.
  • the foreign object detection means 14 is installed on the back side of the cover 44 of the ground side coil unit 12 as shown in FIG.
  • the cover 44 of the ground side coil unit 12 is attached to the substrate 46 so as to cover the primary coil 48 from above in order to protect the primary coil 48 disposed on the substrate 46.
  • the foreign matter detection means 14 is installed on the back side of the cover 44 so as to emit a radio wave toward the cover 44 in order to detect the movement of the foreign matter 50 on the cover 44 and to be protected from the outside. .
  • the position of the foreign matter detection means 14 may be any as long as radio waves can reach each of the electromagnetic field region, the power control range, and the foreign matter intrusion detection range shown in FIG. It may be a correct position.
  • the foreign matter detection means (Doppler sensor) 14 receives the radio wave of cos (f0 + fd) reflected from the approaching foreign matter 50 and added with the Doppler frequency fd corresponding to the moving speed v of the foreign matter 50 by the receiving antenna 36.
  • the Doppler frequency is calculated based on the received radio wave. Specifically, the signal cos (f0 + fd) received by the receiving antenna 36 is multiplied by the signal cos (f0) output from the oscillation unit 30 by the mixer unit 38, and cos (fd) + cos ( The high frequency component cos (2f0 + fd) is removed from the signal of 2f0 + fd) by the filter unit 40.
  • a signal of cos (fd) is extracted, and the signal processing unit 42 calculates a Doppler frequency fd from this signal. From the Doppler frequency fd, the moving speed v of the foreign object 50 can be calculated using Equation 1.
  • c is the speed of light (3 ⁇ 10 8 m / s).
  • the moving speed v of the foreign object 50 is 60 km / h.
  • the signal processing unit 42 of the foreign object detection unit 14 calculates the moving speed v and direction of the foreign object 50, and sends a signal corresponding to the speed and moving direction of the foreign object 50, as shown in FIG. 16 to send.
  • a radio wave of cos (f0-fd) obtained by subtracting the Doppler frequency fd is received by the receiving antenna 36.
  • the movement of the foreign matter 50 can be continuously monitored, that is, the speed and moving direction of the foreign matter 50 can be detected.
  • step S3 the foreign object detection unit 14 starts the foreign object detection operation, and the detection result of the foreign object detection unit 14 is input to the power supply device side control unit 16.
  • step S4 power supply from the ground side coil unit 12 to the vehicle side coil unit 18 is started, and the detection result in step S3 is stored in the power feeding device side control unit 16 as an initial value.
  • step S5 the power supply apparatus side control unit 16 compares the detection result of the foreign object detection means 14 with the initial value to determine whether or not the foreign object has entered. If it is determined in step S5 that a foreign object has entered, the process proceeds to step S6 in order to grasp the moving direction of the foreign object, and the transmission power is controlled by checking the moving path of the foreign object from the start of power supply. Perform foreign substance intrusion processing to cancel.
  • step S21 it is determined whether or not the foreign object is in the foreign object intrusion detection range (whether or not it has entered).
  • step S22 it is determined whether or not the foreign matter is heading toward the electromagnetic field region.
  • the foreign matter detection means 14 constantly monitors the electromagnetic field region and the situation in the vicinity thereof from the start of power supply.
  • step S22 it is determined whether or not a foreign object in the foreign object intrusion detection range is moving toward the electromagnetic field region.
  • Step S22 when it is determined that the foreign object is heading toward the electromagnetic field region, the process proceeds to Step S23, and when it is determined that the foreign object is not heading toward the electromagnetic field region, the process returns to Step S21.
  • step S23 it is determined whether or not a foreign object determined to be in the electromagnetic field region has entered the power control range. If it is determined in step S23 that the foreign object has entered the power control range, the process proceeds to step S24. If it is determined that the foreign object has not entered the power control range, the process returns to step S21.
  • step S24 the power feeding device side control unit 16 performs control to reduce the transmission power from the ground side coil unit 12 to the vehicle side coil unit 18 by a predetermined amount (for example, 1/2) or stop power transmission.
  • step S25 it is determined whether or not the foreign object is in the power control range. If it is determined that the foreign object is in the power control range, the determination in step S25 is repeated. If it is determined that the foreign object is not in the power control range, the transmission power control is canceled in step S26, and then the process returns to step S21.
  • step S27 The foreign object intrusion process described above proceeds to step S27 and ends when it is determined in step S21 that the foreign object is not in the foreign object intrusion detection range.
  • step S7 it is determined in step S7 whether or not charging is complete. If charging is not complete, the process returns to step S5. When the charging is completed, in step S8, the power supply is finished and the foreign object detection operation is finished.
  • the power feeding device 2 since the power feeding device 2 includes the motion detection means 14 that can detect the motion of the object on the cover, the foreign matter between the ground side coil unit 12 and the vehicle side coil unit 18 can be detected. It is possible to reliably detect the intrusion of.
  • the foreign matter detection means may be provided in the power receiving device 4. In this case as well, foreign matter can be reliably detected.
  • an infrared sensor that detects infrared rays emitted by a foreign object, or an ultrasonic wave that detects the distance and direction to a foreign object by radiating ultrasonic waves toward the foreign object and measuring the reflected waves.
  • a sensor or the like may be used as the motion detection means 14.
  • the present invention can reliably detect foreign matter that has entered near the electromagnetic field region during power feeding from the power feeding device to the power receiving device. This is useful for power supply to a power receiving device of an electric propulsion vehicle.
  • Power feeding device 4 Power receiving device 6 Commercial power supply 8 Power supply box 10 Inverter unit 12 Ground side coil unit 14 Foreign matter detection means (capacitance sensor) 16 Power Supply Device Side Control Unit 18 Vehicle Side Coil Unit 20 Rectification Unit 22 Load (Battery) 24 power receiving device side control unit 30 oscillating unit 32 amplifying unit 34 transmitting antenna 36 receiving antenna 38 mixer unit 40 filter unit 42 signal processing unit 44 cover 46 substrate 48 primary coil 50 foreign matter

Abstract

 受電装置4に非接触で電力を供給する給電装置2であって、基板46と、前記基板46上に配置され、交流電流によって磁束を発生する一次コイル48と、前記基板46に取り付けられ、前記一次コイル48を覆うカバー44と、前記カバー44上の物体50の動きを検知する動き検知手段14とを備える。カバー44上の物体50の動きを検知可能な動き検知手段14を備えているので、給電装置2の一次コイル48と受電装置4の二次コイルとの間への異物50の侵入を確実に検知することが可能となる。

Description

非接触電力伝送に用いられる給電装置及び受電装置
 本発明は、例えば電気自動車やプラグインハイブリッド車のような電気推進車両等の充電に用いられる非接触電力伝送の給電装置及び受電装置に関する。
 図9は、従来の非接触電力伝送システム6の構成を示す模式図である。図9において、地上側の電源9の電源盤に接続された非接触給電装置(1次側)Fが、電気推進車両に搭載された受電装置(2次側)Gに対し、給電時において、物理的接続なしに空隙空間であるエアギャップを介して対峙するよう配置される。このような配置状態で、給電装置Fに備わる1次コイル7に交流電流が与えられ磁束が形成されると、受電装置Gに備わる2次コイル8に誘導起電力が生じ、これによって、1次コイル7から2次コイル8へと電力が非接触で伝達される。
 受電装置Gは、例えば車載バッテリー10に接続され、上述したようにして伝達された電力が車載バッテリー10に充電される。このバッテリー10に蓄積された電力により車載のモータ11が駆動される。なお、非接触給電処理の間、給電装置Fと受電装置Gとの間では、例えば無線通信装置12により必要な情報交換が行われる。
 図10は、給電装置F及び受電装置Gの内部構造を示す模式図である。特に、図10(a)は、給電装置Fを上方から、また、受電装置Gを下方から見たときの内部構造を示す模式図である。図10(b)は、給電装置F及び受電装置Gを側方から見たときの内部構造を示す模式図である。
 図10において、給電装置Fは、1次コイル7、1次磁心コア13、背板15、及びカバー16等を備える。受電装置Gは、簡単に述べると、給電装置Fと対称的な構造を有しており、2次コイル8、2次磁心コア14、背板15、カバー16等を備え、1次コイル7と1次磁心コア13の表面、および2次コイル8と2次磁心コア14の表面は、それぞれ、発泡材18が混入されたモールド樹脂17にて被覆固定されている。
 すなわち、給電装置F,受電装置G共に、背板15とカバー16間にモールド樹脂17が充填され、内部の1次コイル7、2次コイル8、更には1次磁心コア13、2次磁心コア14の表面が、被覆固定されている。モールド樹脂17は、例えばシリコン樹脂製よりなり、このように内部を固めることにより、1次,2次コイル7,8を位置決め固定し、その機械的強度を確保すると共に、放熱機能も発揮する。すなわち、1次,2次コイル7,8は、励磁電流が流れジュール熱により発熱するが、モールド樹脂17の熱伝導により放熱され、冷却される。
特開2008-87733号公報
 給電装置Fや受電装置Gは基本的に屋外に設置されるため、カバー16上に異物が載ってしまうことも考えられる。特に、異物の一例である金属物が電力伝送の最中にカバー16に載り、そのまま放置しておくと、この金属物が過熱されてしまう。また、特に、1次コイル7と2次コイル8の間に、磁束が鎖交可能なループ状の導電体が挿入されると、導電体両端に起電力が発生してしまう。侵入した異物が過剰に昇温すると、給電装置Fや受電装置Gに故障などの被害をもたらす可能性がある。以上のことから、電力伝送の最中に1次コイル7,2次コイル8の間に異物が侵入したときに、異物の侵入を確実に検知することが求められる。
 それゆえに、本発明は、一次コイルと二次コイルとの間への異物の侵入を確実に検知することが可能な給電装置及び受電装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
 本発明の一態様によれば、受電装置に非接触で電力を供給する給電装置であって、基板と、前記基板上に配置され、交流電流によって磁束を発生する一次コイルと、前記基板に取り付けられ、前記一次コイルを覆うカバーと、前記カバー上の物体の動きを検知する動き検知手段と、を備える、給電装置が提供される。
 本発明の別の態様によれば、給電装置から非接触で電力供給を受ける受電装置であって、基板と、前記基板上に配置され、前記給電装置の一次コイルが発生した磁束によって起電力を発生する二次コイルと、前記基板に取り付けられ、前記二次コイルを覆うカバーと、前記カバー上の物体の動きを検知する動き検知手段と、を備える、受電装置が提供される。
 本発明によれば、給電装置や受電装置は、カバー上の物体の動きを検知可能な動き検知手段を備えているので、一次コイルと二次コイルとの間への異物の侵入を確実に検知することが可能となる。
 本発明のこれらの態様と特徴は、添付された図面についての好ましい実施の形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
本発明に係る給電装置及び受電装置を備えた非接触充電装置のブロック図 図1に示す非接触充電装置の正面図 図1の非接触充電装置を構成する地上側コイルユニットと車両側コイルユニットとの間に形成される電磁場領域を示しており、(a)及び(b)はそれぞれ地上側コイルユニットのコイル中心と車両側コイルユニットのコイル中心とが上方から見て一致している場合とすれている場合の概略図 地上側コイルユニットと車両側コイルユニットとの間に形成される電磁場領域を示しており、(a)及び(b)はそれぞれ車体重量が軽い場合と重い場合の概略図 電磁場領域、電力制御範囲及び異物進入検知範囲を示しており、(a)及び(b)はそれぞれ車両後方より見た場合と車両側方より見た場合の概略図 異物検知と伝送電力制御とを示すフローチャート 異物侵入検知範囲の確定処理を示すフローチャート 異物侵入処理を示すフローチャート ドップラーセンサである異物検知手段のブロック図 給電装置の部分断面図 従来の非接触電力伝送システム6の構成を示す模式図 図9の給電装置Fに対峙して配置される受電装置Gの内部構造を示す模式図
 本発明の一態様は、受電装置に非接触で電力を供給する給電装置であって、基板と、前記基板上に配置され、交流電流によって磁束を発生する一次コイルと、前記基板に取り付けられ、前記一次コイルを覆うカバーと、前記カバー上の物体の動きを検知する動き検知手段と、を備える。
 また、本発明の別態様は、給電装置から非接触で電力供給を受ける受電装置であって、基板と、前記基板上に配置され、前記給電装置の一次コイルが発生した磁束によって起電力を発生する二次コイルと、前記基板に取り付けられ、前記二次コイルを覆うカバーと、前記カバー上の物体の動きを検知する動き検知手段と、を備える。
 このように、給電装置や受電装置は、カバー上の物体の動きを検知可能な動き検知手段を備えているので、一次コイルと二次コイルとの間への異物の侵入を確実に検知することが可能となる。
 なお、本明細書で言う「カバー上」は、カバーの外側表面上またはカバーの外側表面の上方を言う。
 前記動き検知手段は、前記給電装置の一次コイルと、前記受電装置の二次コイルとの間の物体の動きを検知するのが好ましい。これにより、一次コイルと二次コイルとの間に侵入する異物を確実に検知し、その結果、両コイルの間で高温状態になった異物による給電装置や受電装置の被害を防止することができる。
 前記動き検知手段は、前記二次コイルに向けて電波を放射するドップラーセンサが好ましい。ドップラー効果を利用して、あらゆる異物の侵入を確実に検知することができる。
 前記ドップラーセンサは、前記一次コイルと前記二次コイルとの間に、電波による検知領域を形成し、前記検知領域内における物体の動きを検知するのが好ましい。あらゆる異物の前記一次コイルと前記二次コイルとの間への侵入を確実に検知することができる。
 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
 図1は、本発明に係る非接触充電装置のブロック図である。また、図2は車両が駐車スペースに設置された状態の外観図である。図1及び図2に示されるように、非接触充電装置は、例えば駐車スペースに設置される給電装置2と、例えば電気推進車両に搭載される受電装置4とで構成される。
 給電装置2は、商用電源6に接続される電源箱8と、インバータ部10と、地上側コイルユニット12と、異物検知手段14と、制御部(例えば、マイコン)16とを備える。一方、受電装置4は、車両側コイルユニット18と、整流部20と、負荷(バッテリー)22と、制御部(例えば、マイコン)24とを備えている。
 給電装置2において、商用電源6は、低周波交流電源である200V商用電源であり、電源箱8の入力端に接続され、電源箱8の出力端はインバータ部10の入力端に接続され、インバータ部10の出力端は地上側コイルユニット12に接続されている。一方、受電装置4においては、車両側コイルユニット18の出力端は整流部20の入力端に接続され、整流部20の出力端は負荷22に接続されている。
 また、地上側コイルユニット12は地上に敷設され、電源箱8は、例えば地上側コイルユニット12から所定距離だけ離隔した位置に立設される。一方、車両側コイルユニット18は、例えば車体底部(例えば、シャーシ)に取り付けられる。
 給電装置側制御部16は受電装置側制御部24と無線通信を行い、受電装置側制御部24は、検知した負荷22の残電圧に応じて電力指令値を決定し、決定した電力指令値を給電装置側制御部16に送信する。給電装置側制御部16は、地上側コイルユニット12で検知した給電電力と、受信した電力指令値とを比較し、電力指令値が得られるようにインバータ部10を駆動する。
 給電中、受電装置側制御部24は受電電力を検知し、負荷22に過電流や過電圧がかからないように、給電装置側制御部16への電力指令値を変更する。
 図2に示されるように、給電装置2から受電装置4に給電するに際し、車両側コイルユニット18は、車両を適宜移動させることで地上側コイルユニット12に対向して配置され、給電装置側制御部16がインバータ部10を駆動制御することで、地上側コイルユニット12と車両側コイルユニット18との間に高周波の電磁場が形成される。受電装置4は、高周波の電磁場より電力を取り出し、取り出した電力で負荷22を充電する。
 異物検知手段14は、詳細は後述するが、電磁場領域及びその近傍における異物の動きを検知するためのもので、図2に示されるように、例えば給電装置2の地上側コイルユニット12に設けられる。
 なお、本発明における「異物」とは、人や物などの電磁場領域に侵入してくる可能性のある移動物のことであり、特に電磁界により昇温して非接触充電装置(本実施の形態においては給電装置2)に被害をもたらす可能性のある金属片などのことである。
 電磁場領域は、図3に示されるように、車両側コイルユニット18を地上側コイルユニット12に対向させることで、両ユニット12,18間に形成されるが、車両側コイルユニット18のコイル中心と地上側コイルユニット12のコイル中心とが上方から見て一致している(図3(a)参照)とは限らず、図3(b)に示されるように、車体の左右あるいは前後方向にずれる場合もある。
 さらに、車両側コイルユニット18のコイル中心と地上側コイルユニット12のコイル中心とが上方から見て一致している場合であっても、図4に示されるように、車両側コイルユニット18と地上側コイルユニット12間の距離も一定ではなく、乗員の数あるいは荷物等の重さに応じてその距離は異なる。図4(a)及び(b)は、乗員及び荷物を含めた車体重量が軽い場合と重い場合をそれぞれ示している。
 そこで、本発明においては、車両側コイルユニット18のコイル中心と地上側コイルユニット12のコイル中心との位置関係に基づいて電磁場領域を決定するとともに、電磁場領域より広い電力制御範囲と、電力制御範囲より広い異物侵入検知範囲を設け、異物侵入検知範囲あるいは電力制御範囲に異物が侵入したかどうかを判定することで、電磁場領域に異物が侵入する前に給電制御を行うようにしている。
 さらに詳述すると、受電装置側制御部24から車両側コイルユニット18のコイル中心を示す信号が給電装置側制御部16に送信され、この信号を受信した給電装置側制御部16は、地上側コイルユニット12のコイル中心との位置関係(水平方向と高さ方向の3次元の位置関係)を認識する。給電装置側制御部16が、地上側コイルユニット12のコイル中心と車両側コイルユニット18のコイル中心との位置関係を認識すると、地上側コイルユニット12のコイルサイズと車両側コイルユニット18のコイルサイズに応じて電磁場領域を設定する。
 電磁場領域が決定すると、給電装置側制御部16は、電磁場領域の水平方向と高さ方向に第1の所定長さ及び第2の所定長さだけ加算した電力制御範囲及び異物侵入検知範囲をそれぞれ設定する。
 図5は、このようにして設定された電磁場領域、電力制御範囲及び異物侵入検知範囲を示しており、図5(a)は車両後方より見た場合を、図5(b)は車両側方より見た場合を示している。
 次に、図6A~6Cのフローチャートを参照しながら、異物検知と伝送電力制御について説明する。
 図6AのフローチャートのステップS1において、受電装置4を搭載した車両が、そのコイルユニット18が地上側コイルユニット12に対向するように停止し、給電装置側制御装置16が受電装置側制御部24から電力指令値を受信すると、給電装置側制御装置16は、インバータ部10に電力伝送開始を指示する。
 次のステップS2において、異物侵入検知範囲及び電力制御範囲の確定処理が行われるが、この異物侵入検知範囲の確定処理について、図6Bのフローチャートを参照しながら説明する。
 ステップS11では、上述したように、受電装置側制御部24から車両側コイルユニット18のコイル中心を示す信号が給電装置側制御部16に送信され、この信号に基づいて、給電装置側制御部16は、車両側コイルユニット18の位置を検知する。
 ステップS12において、給電装置側制御部16は、地上側コイルユニット12に対する車両側コイルユニット18の水平方向の位置ずれを認識し、ステップS13において、地上側コイルユニット12に対する車両側コイルユニット18の高さ方向の位置ずれを認識する。給電装置側制御部16はさらに、ステップS14において、認識した地上側コイルユニット12に対する車両側コイルユニット18の水平方向及び高さ方向の位置ずれとコイルサイズに基づいて、図3及び図4に示されるような電磁場領域を確定する。
 電磁場領域が確定すると、給電装置側制御部16は、ステップS15において、上述したように、確定した電磁場領域の水平方向と高さ方向に第1の所定の長さだけ加算した電力制御範囲を確定し、さらに電磁場領域の水平方向と高さ方向に第1の所定長さより長い第2の所定長さだけ加算した異物侵入検知範囲を確定し、ステップS16において、異物侵入検知範囲及び電力制御範囲の確定処理を終了する。
 その後、図6Aに示すステップS3において、異物検知手段14が異物検知動作を開始する。その異物検知手段14の詳細について説明する。
 図7は、異物検知手段14のブロック図である。異物検知手段14は、例えばドップラー効果を利用して物体の動きを検知することができるドップラーセンサである。そのために、ドップラーセンサである異物検知手段14は、発振部30と、増幅部32と、送信アンテナ34と、受信アンテナ36と、ミキサ部38と、フィルタ部40と、信号処理部42とを備える。
 異物検知手段(ドップラーセンサ)14は、発振部30が出力した周波数f0のcos(f0)の高周波信号を増幅部32によって所定の電力に増幅することにより、cos(f0)の電波を送信アンテナ34によって放射するように構成されている。
 例えば、異物検知手段14は、図8に示されるように、地上側コイルユニット12のカバー44の裏側に設置されている。地上側コイルユニット12のカバー44は、基板46上に配置された一次コイル48を保護するために、一次コイル48を上方から覆うように、基板46に取り付けられている。異物検知手段14は、カバー44上の異物50の動きを検知するためにカバー44上に向かって電波を放射するように、また外部から保護されるように、カバー44の裏側に設置されている。
 なお、異物検知手段14の設置位置は、図5に示す電磁場領域、電力制御範囲、および異物侵入検知範囲それぞれに電波がいきわたり、その範囲を含む電波による検知領域を形成できるのであれば、どのような位置であってもよい。
 また、異物検知手段(ドップラーセンサ)14は、接近中の異物50から反射された、異物50の移動速度vに対応するドップラー周波数fdが加算されたcos(f0+fd)の電波を受信アンテナ36によって受信し、受信した電波に基づいてドップラー周波数を算出するように構成されている。具体的には、受信アンテナ36が受信したcos(f0+fd)の信号に発振部30が出力したcos(f0)の信号をミキサ部38にて掛け算し、その掛け算結果であるcos(fd)+cos(2f0+fd)の信号からフィルタ部40によって高周波成分cos(2f0+fd)を除去する。これにより、cos(fd)の信号が取り出され、この信号から信号処理部42はドップラー周波数fdを算出する。ドップラー周波数fdから、数式1を用いて異物50の移動速度vを算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 数式1において、cは光速(3×10m/s)である。例えば、周波数f0=24.125Hz、ドップラー周波数fdが3kHzとすると、異物50の移動速度vは60km/hである。
 異物検知手段14の信号処理部42は、異物50の移動速度vと方向を算出し、異物50の速度や移動方向に対応する信号を、図1に示されるように、給電装置2の制御部16に送信する。なお、前記の計算では異物が接近している場合の例を挙げたが、異物が遠ざかる場合においては、ドップラー周波数fdが減算されたcos(f0-fd)の電波を受信アンテナ36によって受信し、I/Q型のミキサ部38を用い信号処理部42で処理することで容易に接近か遠ざかっているかの異物の方向を判断できる。
 このような異物検知手段14によれば、異物50の移動をモニタリングし続けることができる、すなわち、異物50の速度や移動方向を検知することができる。
 図6Aに戻り、ステップS3において、異物検知手段14が異物検知動作を開始し、異物検知手段14の検知結果が給電装置側制御部16に入力される。
 次のステップS4において、地上側コイルユニット12から車両側コイルユニット18への電力供給を開始するとともに、ステップS3における検知結果を初期値として給電装置側制御部16に記憶する。
 ステップS5においては、給電装置側制御部16が異物検知手段14の検知結果と初期値を比較し、異物が侵入したかどうかを判定する。ステップS5において、異物が侵入したと判定されると、異物の移動方向を把握するため、ステップS6に移行し、電力供給開始時点からの異物の移動経路を確認して伝送電力を制御し、さらに解除するための異物侵入処理を行う。
 図6Cのフローチャートは異物侵入処理を示しており、まずステップS21において、異物が異物侵入検知範囲にあるかどうか(侵入してきたかどうか)を判定し、異物が異物侵入検知範囲にある場合には、ステップS22において、異物が電磁場領域に向かっているかどうかを判定する。すなわち、異物検知手段14は、電力供給開始時点から電磁場領域及びその近傍の状況を常にモニターしており、異物が異物侵入検知範囲に侵入してきた場合には、異物の侵入する向きを把握して、異物侵入検知範囲にある異物が電磁場領域に向かっているかどうかをステップS22において判定するようにしている。
 ステップS22において、異物が電磁場領域に向かっていると判定された場合には、ステップS23に移行し、異物は電磁場領域に向かっていないと判定された場合には、ステップS21に戻る。ステップS23においては、電磁場領域に向かっていると判定された異物が電力制御範囲に入ったかどうかを判定する。ステップS23において、異物が電力制御範囲に入ったと判定されると、ステップS24に移行し、異物は電力制御範囲に入っていないと判定されると、ステップS21に戻る。
 ステップS24においては、給電装置側制御部16が、地上側コイルユニット12から車両側コイルユニット18への伝送電力を所定量(例えば、1/2)落としたり、電力伝送を停止する制御を行い、ステップS25において、異物が電力制御範囲にあるかどうかを判定する。異物が電力制御範囲にあると判定されると、ステップS25の判定を繰り返し、異物は電力制御範囲にないと判定されると、ステップS26において、伝送電力制御を解除した後、ステップS21に戻る。
 なお、上述した異物侵入処理は、ステップS21において、異物は異物侵入検知範囲にないと判定された場合に、ステップS27に移行して終了する。
 図6Aに戻り、ステップS5において異物は侵入していないと判定されると、ステップS7おいて、充電が完了したかどうかを判定し、充電が完了していない場合には、ステップS5に戻り、充電が完了している場合には、ステップS8において、電力供給を終了するとともに、異物検知動作を終了する。
 本実施の形態によれば、給電装置2は、カバー上の物体の動きを検知可能な動き検知手段14を備えているので、地上側コイルユニット12と車両側コイルユニット18との間への異物の侵入を確実に検知することが可能となる。
 以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施の形態に限らない。
 例えば、図5に示す電磁場領域に異物が侵入した場合、その異物侵入を表示や音などの告知手段によって告知するようにしてもよい。例えば、図1に示す給電装置2のスピーカ52によって異物侵入を告知する。
 また、給電装置2に異物検知手段(ドップラーセンサ)14を設けることに代って、異物検知手段を受電装置4に設けてもよい。この場合も、異物を確実に検知することができる。
 さらに、ドップラーセンサに代って、異物が放射する赤外線を検知する赤外線センサや、超音波を異物に向けて放射し、その反射波を測定することにより異物までの距離や方向を検知する超音波センサなどを動き検知手段14として用いてもよい。
 本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
 2011年6月30日に出願された日本特許出願第2011-146259号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。
 以上のように、本発明は、給電装置から受電装置への給電中に電磁場領域近辺で侵入した異物を確実に検知できるようにしたので、例えば人や物が不注意にあるいは誤って近づく可能性がある電気推進車両の受電装置への給電等に有用である。
   2    給電装置
   4    受電装置
   6    商用電源
   8    電源箱
   10   インバータ部
   12   地上側コイルユニット
   14   異物検知手段(静電容量センサ)
   16   給電装置側制御部
   18   車両側コイルユニット
   20   整流部
   22   負荷(バッテリー)
   24   受電装置側制御部
   30   発振部
   32   増幅部
   34   送信アンテナ
   36   受信アンテナ
   38   ミキサ部
   40   フィルタ部
   42   信号処理部
   44   カバー
   46   基板
   48   一次コイル
   50   異物

Claims (5)

  1.  受電装置に非接触で電力を供給する給電装置であって、
     基板と、
     前記基板上に配置され、交流電流によって磁束を発生する一次コイルと、
     前記基板に取り付けられ、前記一次コイルを覆うカバーと、
     前記カバー上の物体の動きを検知する動き検知手段と、
    を備える、給電装置。
  2.  前記受電装置は、前記一次コイルと対向配置され、前記一次コイルが発生した磁束によって起電力を発生する二次コイルを備えており、
     前記動き検知手段は、前記一次コイル及び前記二次コイルの間の物体の動きを検知する、請求項1に記載の給電装置。
  3.  前記動き検知手段は、ドップラーセンサであり、
     前記ドップラーセンサは、前記二次コイルに向けて電波を放射する、請求項1に記載の給電装置。
  4.  前記ドップラーセンサは、前記一次コイルと前記二次コイルとの間に、電波による検知領域を形成し、前記検知領域内における物体の動きを検知する、請求項3に記載の給電装置。
  5.  給電装置から非接触で電力供給を受ける受電装置であって、
     基板と、
     前記基板上に配置され、前記給電装置の一次コイルが発生した磁束によって起電力を発生する二次コイルと、
     前記基板に取り付けられ、前記二次コイルを覆うカバーと、
     前記カバー上の物体の動きを検知する動き検知手段と、
    を備える、受電装置。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014171292A (ja) * 2013-03-01 2014-09-18 Toshiba Corp 送電システム
WO2014182471A2 (en) * 2013-05-10 2014-11-13 Qualcomm Incorporated System and method for detecting the presence of a moving object below a vehicle
CN105075067A (zh) * 2013-03-29 2015-11-18 日产自动车株式会社 供电装置及供电装置的送电部
EP3068016A4 (en) * 2013-10-30 2018-03-07 Denso Corporation Wireless power supply control system that controls supplying of power according to living body detection
JP2018207656A (ja) * 2017-06-02 2018-12-27 日産自動車株式会社 非接触給電システムによる異物検知方法及び非接触給電システム
EP3460953B1 (en) * 2015-09-15 2021-04-14 Energous Corporation Systems and methods for identifying sensitive objects in a wireless charging transmission field
EP3972087A1 (en) * 2020-09-18 2022-03-23 EnerSys Delaware Inc. Wireless power transfer system and method of controlling a wireless power transfer system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009098773A (ja) * 2007-10-15 2009-05-07 Tekutomu:Kk 非接触リーダライタ装置
JP2010252498A (ja) * 2009-04-14 2010-11-04 Fujitsu Ten Ltd 無線電力伝送装置および無線電力伝送方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009098773A (ja) * 2007-10-15 2009-05-07 Tekutomu:Kk 非接触リーダライタ装置
JP2010252498A (ja) * 2009-04-14 2010-11-04 Fujitsu Ten Ltd 無線電力伝送装置および無線電力伝送方法

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014171292A (ja) * 2013-03-01 2014-09-18 Toshiba Corp 送電システム
EP2985878A4 (en) * 2013-03-29 2017-03-15 Nissan Motor Company, Limited Power supply device and power transmission unit for power supply device
CN105075067B (zh) * 2013-03-29 2020-09-22 日产自动车株式会社 供电装置及供电装置的送电部
US9806539B2 (en) 2013-03-29 2017-10-31 Nissan Motor Co., Ltd. Power supply device and power transmission unit for power supply device
CN105075067A (zh) * 2013-03-29 2015-11-18 日产自动车株式会社 供电装置及供电装置的送电部
CN105163976A (zh) * 2013-05-10 2015-12-16 高通股份有限公司 用于检测车辆下方移动物体的存在的系统和方法
US9365126B2 (en) 2013-05-10 2016-06-14 Qualcomm Incorporated System and method for detecting the presence of a moving object below a vehicle
JP2016526366A (ja) * 2013-05-10 2016-09-01 クアルコム,インコーポレイテッド 車両の下の動いている物体の存在を検出するためのシステムおよび方法
KR20160009608A (ko) * 2013-05-10 2016-01-26 퀄컴 인코포레이티드 차량 아래의 이동체의 존재를 검출하는 시스템 및 방법
WO2014182471A3 (en) * 2013-05-10 2015-01-08 Qualcomm Incorporated System and method for detecting the presence of a moving object below a vehicle
WO2014182471A2 (en) * 2013-05-10 2014-11-13 Qualcomm Incorporated System and method for detecting the presence of a moving object below a vehicle
KR102203600B1 (ko) * 2013-05-10 2021-01-14 위트리시티 코포레이션 차량 아래의 이동체의 존재를 검출하는 시스템 및 방법
EP3068016A4 (en) * 2013-10-30 2018-03-07 Denso Corporation Wireless power supply control system that controls supplying of power according to living body detection
US10128681B2 (en) 2013-10-30 2018-11-13 Denso Corporation Non-contact power supply control system for controlling power supply by living body detection
EP3460953B1 (en) * 2015-09-15 2021-04-14 Energous Corporation Systems and methods for identifying sensitive objects in a wireless charging transmission field
JP2018207656A (ja) * 2017-06-02 2018-12-27 日産自動車株式会社 非接触給電システムによる異物検知方法及び非接触給電システム
EP3972087A1 (en) * 2020-09-18 2022-03-23 EnerSys Delaware Inc. Wireless power transfer system and method of controlling a wireless power transfer system

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