WO2014017281A1 - 非接触給電システム - Google Patents

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WO2014017281A1
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素直 新妻
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株式会社Ihi
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Definitions

  • the present invention relates to a non-contact power feeding system.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2012-165765 filed in Japan on July 26, 2012, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 discloses a non-contact power feeding system that can feed power safely and efficiently without foreign matter entering the space between a power receiving section provided on the bottom surface of the vehicle and a power feeding section embedded in a parking space. Is disclosed.
  • an insulating isolation material is provided in the space between the power receiving unit of the vehicle and the power supply unit of the parking space, and the isolation material is stored in the ground except during power supply and is movable during power supply.
  • the separator is moved to a space between the power receiving unit and the power feeding unit by the unit.
  • a great hindrance occurs in power transmission such as a decrease in transmission efficiency due to the influence.
  • the present invention has been made in view of the circumstances described above, and provides a non-contact power feeding system that prevents foreign matter from entering a region that may cause a reduction in efficiency of non-contact power feeding and has the following characteristics: provide. (1) No maintenance is required for maintenance. (2) It does not get in the way when the moving body is traveling. (3) The foreign matter intrusion prevention unit does not reduce the efficiency of non-contact power feeding.
  • a power feeding device having a power feeding coil and a moving body having a power receiving coil are provided.
  • a non-contact power supply system that supplies power by contact power supply, is made of a flexible material that transmits a magnetic field and has flexibility, and is provided on the power supply coil so as to fill a space between the power supply coil and the power reception coil.
  • a means for providing a foreign matter intrusion prevention unit is employed.
  • the foreign matter intrusion prevention unit is directed from the power feeding coil to the power receiving coil in a brush shape by a plurality of bristle members made of a flexible material. The method of being formed is adopted.
  • a means comprising: a light emitting means; and a light receiving means for receiving the light emitted from the end of the optical fiber, and determining whether or not a foreign substance exists on the flexible material based on the amount of light received by the light receiving means.
  • a linear member that transmits a magnetic field provided in contact with the flexible material and has elasticity, and a linear shape And a means for determining whether or not there is a foreign substance on the flexible material based on a detection result of the distortion detection unit.
  • the foreign matter intrusion prevention unit can prevent foreign matter from entering the space between the power feeding coil and the power receiving coil without requiring a movable part that requires a complicated mechanical mechanism. There is no need for maintenance.
  • the foreign matter intrusion prevention portion is made of a flexible material, so that it does not get in the way when the moving body travels.
  • invasion prevention part is comprised from the material which permeate
  • the non-contact power feeding system includes a ground power feeding device S (power feeding device) embedded in the ground and a vehicle M (moving body) that receives power from the ground power feeding device S. Yes.
  • a non-contact power feeding system performs non-contact power feeding from the ground power feeding device S to the vehicle M based on a magnetic field resonance method which is one of the non-contact power feeding methods.
  • the ground power supply device S is embedded in, for example, a stop position at an intersection or a railroad crossing or a parking position of a parking lot, and performs non-contact power supply to a vehicle M parked at the parking position.
  • the ground power supply device S includes a power source 1, a rectifier circuit 2, a power supply circuit 3, a power supply coil 4, a power supply control unit 5, and a foreign matter intrusion prevention unit 6.
  • the power source 1 is an AC power source having an output end connected to the input end of the rectifier circuit 2 and supplying AC power necessary for power supply to the vehicle M to the rectifier circuit 2.
  • a power source 1 is a system power source that supplies three-phase AC power such as 200 V or 400 V, or 100 V single-phase AC power.
  • the rectifier circuit 2 has an input terminal connected to the power source 1 and an output terminal connected to the power feeding circuit 3.
  • Such a rectifier circuit 2 rectifies AC power supplied from the power source 1 and converts it into DC power, and outputs the DC power to the power feeding circuit 3.
  • the feed circuit 3 has an input end connected to the rectifier circuit 2 and an output end connected to both ends of the feed coil 4.
  • a power supply circuit 3 includes a power supply coil 4 and a resonance capacitor that constitutes a power supply side resonance circuit, and receives DC power supplied from the rectifier circuit 2 based on a control command input from the power supply control unit 5.
  • This is a kind of inverter that converts AC power (high frequency power) having a frequency higher than that of the AC power of the power source 1 and supplies the AC power to the feeding coil 4.
  • the feeding coil 4 is a helical coil having a predetermined coil diameter, and has a posture in which the coil axis is set in the vertical direction (vertical direction) and is exposed on the ground surface or a nonmagnetic and nonconductive material such as plastic. It is installed at the parking / stopping position described above in a molded state. Such a feeding coil 4 has both ends connected to the output end of the feeding circuit 3 and generates a magnetic field by supplying high-frequency power from the feeding circuit 3 to feed the vehicle M in a contactless manner. I do.
  • the power supply control unit 5 includes a microprocessor, a memory, and the like, and is a software type control device that functions based on a predetermined power supply control program, and controls the power supply circuit 3.
  • the foreign matter intrusion prevention unit 6 is provided on the feeding coil 4 and transmits a magnetic field (that is, nonmagnetic and nonconductive) and has a flexibility (plastic). And a sheet 6b made of a flexible material that transmits a magnetic field and embedded with the hair material, and the hair member 6a and the sheet. It is like an artificial turf formed in a brush shape from the feeding coil 4 to the receiving coil 11 by 6b.
  • the length of the hair-like member 6a is such that when the vehicle M is parked on the ground power supply device S, the hair-like member 6a has an end face (lower surface) of the power receiving coil 11 of the vehicle M described later. ). That is, the foreign matter intrusion prevention unit 6 is provided so as to fill a space between the power feeding coil 4 and a power receiving coil 11 of the vehicle M described later.
  • the vehicle M is an automobile that is driven by a driver and travels on a road, such as an electric car or a hybrid car that travels using electric power as a power source.
  • the vehicle M includes a power receiving coil 11, a power receiving circuit 12, a charging circuit 13, a battery 14, and a power receiving control unit 15.
  • the vehicle M naturally includes components necessary for traveling, such as a traveling motor, an operation handle, a brake, and an engine (in the case of a hybrid vehicle).
  • the power receiving coil 11 is a helical coil having substantially the same coil diameter as that of the power feeding coil 4 of the ground power feeding device S, and the vehicle has a posture in which the coil axis is in the vertical direction (vertical direction) so as to face the power feeding coil 4. It is provided at the bottom of M.
  • Such a power receiving coil 11 has both ends connected to the input terminal of the power receiving circuit 12, and generates an electromotive force by electromagnetic induction when the magnetic field of the power feeding coil 4 acts, and outputs the electromotive force to the power receiving circuit 12.
  • the power receiving circuit 12 has an input end connected to both ends of the power receiving coil 11 and an output end connected to the input end of the charging circuit 13.
  • a power receiving circuit 12 includes a power receiving coil 11 and a resonance capacitor that constitutes a power receiving side resonance circuit.
  • the AC power supplied from the power receiving coil 11 is converted into DC power and supplied to the charging circuit 13. Circuit.
  • the capacitance of the resonance capacitor of the power reception circuit 12 is set so that the resonance frequency of the power supply side resonance circuit and the resonance frequency of the power reception side resonance circuit are the same frequency.
  • the charging circuit 13 has an input terminal connected to the output terminal of the power receiving circuit 12 and an output terminal connected to the input terminal of the battery 14, and charges the battery 14 with electric power (DC power) supplied from the power receiving circuit 12. .
  • the battery 14 is a rechargeable battery (for example, a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery) mounted on the vehicle M, and supplies driving power to a travel motor or the like (not shown).
  • the power reception control unit 15 includes a microprocessor, a memory, and the like, and is a software type control device that functions based on a predetermined power reception control program, and controls the charging circuit 13.
  • the operation of the non-contact power feeding system configured as described above will be described.
  • the driver runs the vehicle M and the power feeding coil 4 of the ground power feeding device S is moved as shown in FIG. Enter the buried parking space.
  • the foreign matter intrusion prevention unit 6 serves as an underlay for the tire of the vehicle M. That is, as shown in FIG. 3, the bristle member 6 a of the foreign matter intrusion prevention unit 6 is made of a flexible material, and thus is stepped over by the weight of the vehicle M. Therefore, the traveling of the vehicle M is not hindered by the foreign matter intrusion prevention unit 6.
  • the hairy member 6a of the foreign matter intrusion prevention unit 6 is restored to its original shape.
  • the tip of the foreign matter intrusion prevention unit 6 (the hair-like member 6a) is The vehicle M is in contact with the bottom surface of the vehicle M. That is, the vehicle M travels while the tip of the foreign matter intrusion prevention unit 6 (the hair-like member 6a) is in contact with the bottom surface of the vehicle M, and even if foreign matter has adhered to the surface of the foreign matter intrusion prevention unit 6, the foreign matter remains in the vehicle. As the M moves, the foreign matter can be removed from the foreign matter intrusion prevention unit 6, and the foreign matter can be removed from the foreign matter intrusion prevention unit 6.
  • the driver drives the vehicle M to travel to the place where the ground power supply device S is installed, and stops the vehicle M so that the power supply coil 4 and the power reception coil 11 face each other.
  • the tip of the foreign matter intrusion prevention unit 6 comes into contact with the power receiving coil 11 of the vehicle M. That is, the foreign matter intrusion prevention unit 6 is disposed so as to fill a space between the end surface (upper surface) of the power feeding coil 4 and the end surface (lower surface) of the power receiving coil 11.
  • a light-weight foreign object that does not have a weight sufficient to bend the hair-like member 6a to an extent that is equal to or larger than the size of the foreign substance, that is, a size that allows entry of the foreign substance, is It is obstructed by the hair-like member 6 a and cannot enter between the power feeding coil 4 and the power receiving coil 11.
  • the power supply control unit 5 grasps the position of the vehicle M from the output of a position sensor such as a sound wave sensor or an optical sensor (not shown). When detecting that the vehicle M has moved above the ground power supply device S from the output of a position sensor such as a sound wave sensor or an optical sensor, the power supply control unit 5 causes the power supply circuit 3 to start the power supply operation of the battery 14. On the other hand, in the vehicle M, the power reception control unit 15 appropriately charges the battery 14 by controlling the charging circuit 13 while monitoring the charging state of the battery 14.
  • the space between the power feeding coil 4 and the power receiving coil 11 is covered with the hair-like member 6a and the sheet 6b of the foreign matter intrusion prevention unit 6, but the hair-like member 6a and the sheet 6b receive a magnetic field. Since it is made of a transparent material, the magnetic field generated in the space between the power feeding coil 4 and the power receiving coil 11 is not disturbed, and the efficiency of non-contact power feeding is not reduced.
  • the foreign matter intrusion prevention unit 6 does not require a movable part that requires a complicated mechanical mechanism, and the foreign matter enters the space between the power feeding coil 4 and the power receiving coil 11. Intrusion can be prevented, so maintenance is not required. Further, according to the first embodiment, the foreign matter intrusion prevention unit 6 is made of a flexible material, and therefore does not get in the way when the vehicle M is traveling. Furthermore, according to the first embodiment, since the foreign matter intrusion prevention unit 6 is made of a material that transmits a magnetic field, the efficiency of contactless power feeding is not reduced.
  • the non-contact power feeding system according to the second embodiment is obtained by adding a foreign object detection unit 7 to the ground power feeding device S of the first embodiment.
  • Other components are the same as those in the first embodiment. Therefore, in the second embodiment, the description of the same components as in the first embodiment is omitted.
  • the foreign object detection unit 7 has a predetermined weight of a metal wrench or the like existing on the foreign object intrusion prevention unit 6, that is, the bristle member 6a to such an extent that a foreign object can enter and a space equal to or larger than the size of the foreign object is generated.
  • a foreign object having a weight that can be deflected is detected, and as shown in FIG. 4A, it is composed of an optical fiber 7a and an optical measuring device 7b.
  • the optical measuring device 7b is a light emitting unit and a light receiving unit in the present embodiment.
  • the optical fiber 7a is a single-core optical fiber cable formed from an acrylic plastic that transmits a magnetic field, and one end of the optical fiber 7a is connected to the optical measuring device 7b. As shown in FIG. 4A, one end side of the optical fiber 7a is arranged along the surface of the sheet 6b of the foreign substance intrusion prevention unit 6, and the other end side is bent at a predetermined position so as to face upward. The optical fiber 7a is disposed in close contact with the dense hair members 6a. Further, the other end of the optical fiber 7a is aligned with the tip of the hairy member 6a of the foreign matter intrusion prevention unit 6 and is subjected to a non-reflection treatment so that no reflection occurs. Although only one optical fiber 7a is depicted in FIG.
  • optical fibers 7a it is desirable that a plurality of optical fibers 7a be provided in a scattered manner.
  • the optical fiber 7a exists in the space between the power feeding coil 4 and the power receiving coil 11.
  • the optical fiber 7a is made of a material that transmits a magnetic field, the space between the power feeding coil 4 and the power receiving coil 11 is used. It does not disturb the magnetic field generated in the, and does not reduce the efficiency of contactless power feeding.
  • the optical measuring device 7b emits measurement light (laser light or spontaneous emission light (ASE light)) to one end of the optical fiber 7a, and receives reflected light that has been reflected back in the optical fiber 7a.
  • the optical measurement device 7b measures the amount of received light and outputs the measurement result to the power supply control unit.
  • Such an optical measuring device 7b is arranged avoiding directly above the feeding coil 4 in order to avoid a decrease in the efficiency of contactless feeding due to the influence of the magnetic field between the feeding coil 4 and the receiving coil 11. ing.
  • the power supply control unit 5 determines that there is a foreign object on the hairy member 6a of the foreign object intrusion prevention unit 6. .
  • the optical fiber 7a is pushed and bent together with the bristle member 6a by the weight of the foreign matter. For this reason, the optical fiber 7a is deformed and the amount of light leaking from the middle of the optical fiber changes, and the amount of received light measured by the optical measuring device 7b changes.
  • the power supply control unit 5 determines that there is a foreign object on the hairy member 6a of the foreign object intrusion prevention unit 6.
  • the power supply control unit 5 determines that there is a foreign object on the hairy member 6a, the power supply control unit 5 controls the power supply circuit 3 to stop power supply.
  • the power supply control unit 5 uses the notification unit of the foreign matter intrusion prevention unit 6. Notify the outside that foreign matter exists on the hair-like member 6a.
  • the second embodiment in addition to the effects of the first embodiment, when there is a foreign object having a predetermined weight on the foreign object intrusion prevention unit 6, it is possible to detect the presence of the foreign object. Therefore, an effect of avoiding the power feeding operation in a state where foreign matter exists on the foreign matter intrusion prevention unit 6 can be obtained.
  • the non-contact electric power feeding system which concerns on 3rd Embodiment is demonstrated.
  • the non-contact power feeding system according to the third embodiment is obtained by adding a foreign object detection unit 8 to the ground power feeding device S of the first embodiment.
  • Other components are the same as those in the first embodiment. Therefore, in the third embodiment, the description of the same components as in the first embodiment is omitted.
  • the foreign matter detection unit 8 has a predetermined weight of a metal wrench or the like existing on the foreign matter intrusion prevention unit 6, that is, the bristle member 6a to such an extent that a foreign matter can enter and the space is equal to or larger than the size of the foreign matter.
  • a foreign object having a weight that can be deflected is detected, and as shown in FIG. 4B, it is composed of a linear member 8a and a strain detector 8b.
  • the linear member 8a is made of an elastic material that transmits a magnetic field, for example, FRP (Fiber Reinforced Plastics), and is provided so as to cross the foreign matter intrusion prevention unit 6 as shown in FIG. 4B. Moreover, the distortion
  • FRP Fiber Reinforced Plastics
  • the strain detection unit 8 b is a sensor (for example, a strain gauge) that is provided at both ends of the linear member 8 a and detects the strain of the linear member 8 a, and outputs the detection result to the power supply control unit 5.
  • a distortion detection unit 8b is arranged avoiding the position directly above the feeding coil 4 in order to avoid a decrease in the efficiency of contactless feeding due to the influence of the magnetic field between the feeding coil 4 and the receiving coil 11. ing.
  • the power supply control unit 5 detects the foreign matter on the hairy member 6a of the foreign matter intrusion prevention unit 6. Is determined to exist.
  • the operation of the third embodiment configured as described above will be described.
  • a foreign matter a metal wrench or the like
  • the linear member 8a is pushed and bent together with the bristle member 6a by the weight of the foreign matter. .
  • the distortion of the linear member 8a is detected by the distortion detector 8b.
  • the power supply control unit 5 has foreign matter on the hairy member 6a of the foreign matter intrusion prevention unit 6.
  • the power supply control unit 5 determines that there is a foreign object on the hairy member 6a, the power supply control unit 5 controls the power supply circuit 3 to stop power supply.
  • the power supply control unit 5 uses the notification unit to place a foreign object on the hairy member 6a of the foreign object intrusion prevention unit 6. Notify outside that exists.
  • the third embodiment in addition to the effects of the first embodiment, when there is a foreign object having a predetermined weight on the foreign object intrusion prevention unit 6, it is possible to detect the presence of the foreign object. Therefore, an effect of avoiding the power feeding operation in a state where foreign matter exists on the foreign matter intrusion prevention unit 6 can be obtained.
  • the power feeding device is the ground power feeding device S embedded in the ground
  • the moving body is the vehicle M traveling on the ground
  • the present invention is not limited to this.
  • the power feeding device may be embedded in a concrete floor of a parking lot having multiple floors, or may be attached to a steel member that supports a vehicle in a multilevel parking lot via a material that does not affect a magnetic field.
  • the power feeding device may be an underwater power feeding device installed in water, and the moving body may be an underwater vehicle that moves underwater.
  • the vehicle M may be a vehicle that does not have a driver and is automatically driven unattended.
  • the magnetic field resonance method is adopted as a method for contactless power feeding, but an electromagnetic induction method may be adopted.
  • the feeding coil 4 and the receiving coil 11 are not limited to helical coils. As long as non-contact power feeding is possible between the power feeding coil 4 and the power receiving coil 11, a coil having an arbitrary form or shape such as a solenoid may be used, and the form, shape, and size of both coils may be different.
  • a brush-like artificial turf-like object is used as the foreign matter intrusion prevention unit 6.
  • a vehicle deformed by the weight of the vehicle M You may use the sponge-like thing which has the elasticity of the grade which does not prevent M from passing on it.
  • the optical measuring device 7b having both the light emitting means and the light receiving means is connected to one end of the optical fiber 7a.
  • the present invention is not limited to this.
  • the optical fiber 7a is provided so as to cross the foreign matter intrusion prevention unit 6, and light emitting means is connected to one end of the optical fiber 7a and the other end is connected to the other end.
  • the optical fiber 7a is deformed by the weight of the foreign matter, and the amount of light leaking from the middle of the optical fiber is changed, and foreign matter intrusion prevention is performed based on the change in the amount of light received by the light receiving means. It may be determined whether or not a foreign substance exists on the hairy member 6a of the portion 6.
  • “plurality” means that the number may be at least two or more.
  • a non-contact power feeding system that does not require labor for maintenance and that does not get in the way when a moving object travels.

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Abstract

本発明の非接触給電システムは、給電コイル（４）を有する地上給電装置（Ｓ）と、受電コイル（１１）を有する車両（Ｍ）とを具備し、給電コイル（４）から受電コイル（１１）に非接触給電によって電力供給を行う。また、この非接触給電システムは、磁界を透過すると共に可撓性を有する可撓材からなり、給電コイル（４）と受電コイル（１１）との間の空間を埋めるように給電コイル（４）上に設けられた異物侵入防止部（６）を具備する。

Description

非接触給電システム
　本発明は、非接触給電システムに関する。
本願は、２０１２年７月２６日に、日本に出願された特願２０１２－１６５７６５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　下記特許文献１には、車両の底面に設けられた受電部と、駐車スペースに埋め込まれた給電部との間の空間に異物が侵入することなく、給電を安全かつ効率よく行える非接触給電システムが開示されている。上記非接触給電システムにおいて、車両の受電部と、駐車スペースの給電部との間の空間に絶縁性の隔離材が設けられ、給電時以外には隔離材を地中に収納し、給電時には可動部によって隔離材を受電部と給電部との間の空間に移動させる。特に、金属異物が侵入した場合には、その影響で伝送効率が低下するなど電力伝送に大きな支障が生じる。
日本国特開２０１０－２２６９４６号公報
　しかしながら、上記従来技術では、異物の侵入を防止するために、複雑な機械的機構を必要とする可動部を備える必要があるので、メンテナンスに手間を要するという問題がある。また、上記可動部を用いずに、硬質な隔離材を受電部と給電部との間の空間に固定配置した場合には、車両（移動体）が出入りする際に、タイヤが隔離材にぶつかって走行の邪魔になるという問題がある。また、隔離材として磁界を透過しにくい材料を用いた場合に、非接触給電の効率が低下してしまうという問題もある。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、非接触給電の効率低下を招く可能性のあるエリアに異物が侵入することを防止し、かつ以下の特徴を有する非接触給電システムを提供する。
（１）メンテナンスに手間を要さない。
（２）移動体の走行時に邪魔にならない。
（３）異物侵入防止部が非接触給電の効率を低下させない。
　上記目的を達成するために、本発明では、非接触給電システムに係る第１の態様として、給電コイルを有する給電装置と、受電コイルを有する移動体とを具備し、給電コイルから受電コイルに非接触給電によって電力供給を行う非接触給電システムであって、磁界を透過すると共に可撓性を有する可撓材からなり、給電コイルと受電コイルとの間の空間を埋めるように給電コイル上に設けられた異物侵入防止部を具備する、という手段を採用する。
　本発明では、非接触給電システムに係る第２の態様として、上記第１の態様において、異物侵入防止部は、可撓材からなる複数の毛状部材によってブラシ状に給電コイルから受電コイルに向けて形成されている、という手段を採用する。
　本発明では、非接触給電システムに係る第３の態様として、上記第１または第２の態様において、可撓材に接するように設けられた光ファイバと、光ファイバの端部から光を入射する発光手段と、光ファイバの端部から出射される光を受光する受光手段とを具備し、受光手段による受光量に基づいて可撓材上に異物が存在するか否か判断する、という手段を採用する。
　本発明では、非接触給電システムに係る第４の態様として、上記第１または第２の態様において、可撓材に接するように設けられた磁界を透過し弾性を有する線状部材と、線状部材の歪みを検出する歪み検出部とを具備し、歪み検出部による検出結果に基づいて可撓材上に異物が存在するか否か判断する、という手段を採用する。
　本発明によれば、異物侵入防止部によって、複雑な機械的機構を必要とする可動部を必要とせずに給電コイルと受電コイルとの間の空間への異物の侵入を防ぐことができるので、メンテナンスに手間を要さない。また、本発明によれば、異物侵入防止部が可撓材から構成されているので、移動体の走行時に邪魔にならない。かつ、本発明によれば、異物侵入防止部は磁界を透過する材料から構成されているため、非接触給電の効率低下を生じない非接触給電システムが提供される。
本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムの機能構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態における車両が地上給電装置に接近前の異物侵入防止部を示す図である。 本発明の第１実施形態における車両が異物侵入防止部を通過する際の異物侵入防止部を示す図である。 本発明の第２実施形態における異物検出部を示す図である。 本発明の第３実施形態における異物検出部を示す図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
　第１実施形態に係る非接触給電システムは、図１に示すように、地面に埋設された地上給電装置Ｓ（給電装置）及び地上給電装置Ｓから給電を受ける車両Ｍ（移動体）を備えている。
このような非接触給電システムは、非接触給電方式の１つである磁界共鳴方式に基づいて地上給電装置Ｓから車両Ｍに電力を非接触給電する。
　上記地上給電装置Ｓは、例えば交差点または踏切における停車位置、あるいは駐車場の駐車位置等に埋設され、これら駐停車位置に駐停車した車両Ｍに対して非接触給電を行う。このような地上給電装置Ｓは、図１に示すように、電源１、整流回路２、給電回路３、給電コイル４、給電用制御部５及び異物侵入防止部６を備えている。
　電源１は、出力端が整流回路２の入力端に接続されており、車両Ｍへの給電に必要となる交流電力を整流回路２に供給する交流電源である。このような電源１は、例えば２００Ｖまたは４００Ｖ等の三相交流電力、あるいは１００Ｖの単相交流電力を供給する系統電源である。
　整流回路２は、入力端が電源１に接続され、出力端が給電回路３に接続されている。このような整流回路２は、電源１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換し、直流電力を給電回路３に出力する。
　給電回路３は、入力端が整流回路２に接続され、出力端が給電コイル４の両端に接続されている。このような給電回路３は、給電コイル４と給電側共振回路を構成する共振用コンデンサを備え、給電用制御部５から入力される制御指令に基づいて上記整流回路２から供給された直流電力を電源１の交流電力よりも周波数が高い交流電力（高周波電力）に変換して給電コイル４に供給する一種のインバータである。
　給電コイル４は、所定のコイル径を有するヘリカルコイルであり、コイル軸を上下方向（垂直方向）とした姿勢、かつ、地表面上に露出した状態あるいはプラスチック等の非磁性かつ非導電性材によってモールドされた状態で上述した駐停車位置に設置されている。このような給電コイル４は、両端が給電回路３の出力端に接続されており、上記給電回路３から高周波電力が供給されることにより磁界を発生することによって車両Ｍに対して非接触で給電を行う。給電用制御部５は、マイクロプロセッサやメモリ等を備え、所定の給電用制御プログラムに基づいて機能するソフトウエア型制御装置であり、給電回路３を制御する。
　異物侵入防止部６は、図１及び図２に示すように、給電コイル４上に設けられ、磁界を透過する（つまり、非磁性かつ非導電性）と共に可撓性を有する可撓材（プラスチックやゴム等）からなる複数の毛状部材６ａと、毛状部材６ａと同じく磁界を透過する可撓材からなり、毛材が埋め込まれたシート６ｂとから構成され、この毛状部材６ａ及びシート６ｂによって給電コイル４から受電コイル１１に向けてブラシ状に形成された人工芝のようなものである。この異物侵入防止部６において、毛状部材６ａの長さは、地上給電装置Ｓ上に車両Ｍが駐車している際に、毛状部材６ａが後述する車両Ｍの受電コイル１１の端面（下面）に届くように調整されている。つまり、異物侵入防止部６は、給電コイル４と後述する車両Ｍの受電コイル１１との間の空間を埋めるように設けられている。
　車両Ｍは、運転者によって運転されて道路上を走行する自動車であり、例えば電力を動力源として走行する電気自動車やハイブリッド自動車である。このような車両Ｍは、図１に示すように、受電コイル１１、受電回路１２、充電回路１３、バッテリ１４及び受電用制御部１５を備えている。なお、図１では省略しているが、車両Ｍは、走行モータ、操作ハンドル、ブレーキ及びエンジン（ハイブリッド自動車の場合）等の走行に必要な構成要素を当然に具備する。
　受電コイル１１は、上記地上給電装置Ｓの給電コイル４と略同一のコイル径を有するヘリカルコイルであり、給電コイル４と対向可能なようにコイル軸が上下方向（垂直方向）となる姿勢で車両Ｍの底部に設けられている。このような受電コイル１１は、両端が受電回路１２の入力端に接続されており、給電コイル４の磁界が作用すると電磁誘導によって起電力を発生し、起電力を受電回路１２に出力する。
　受電回路１２は、入力端が受電コイル１１の両端に接続され、出力端が充電回路１３の入力端に接続されている。このような受電回路１２は、受電コイル１１と受電側共振回路を構成する共振用コンデンサを備え、受電コイル１１から供給された交流電力を直流電力に変換して充電回路１３に供給する一種の整流回路である。なお、受電回路１２の共振用コンデンサの静電容量は、上記給電側共振回路の共振周波数と受電側共振回路の共振周波数とが同一周波数になるように設定されている。
　充電回路１３は、入力端が受電回路１２の出力端に接続され、出力端がバッテリ１４の入力端に接続されており、受電回路１２から供給される電力（直流電力）をバッテリ１４に充電する。バッテリ１４は、車両Ｍに搭載された再充電が可能な電池（例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池）であり、図示しない走行モータ等に駆動電力を供給する。
　受電用制御部１５は、マイクロプロセッサやメモリ等を備え、所定の受電用制御プログラムに基づいて機能するソフトウエア型制御装置であり、充電回路１３を制御する。
　次に、このように構成された本非接触給電システムの動作について説明する。
　まず、車両Ｍを地上給電装置Ｓが埋設された駐車スペースに駐車させようとする場合、運転手は、車両Ｍを走行させて、図２に示すように、地上給電装置Ｓの給電コイル４が埋設された駐車スペースに進入させる。ここで、車両Ｍのタイヤが給電コイル４上を通過する進路を取っている場合、異物侵入防止部６は車両Ｍのタイヤの下敷きとなる。すなわち、図３に示すように、異物侵入防止部６の毛状部材６ａは可撓材からなるので、車両Ｍの重量によって踏み倒される。よって、車両Ｍの走行は、異物侵入防止部６によって妨げられない。そして、車両Ｍのタイヤが異物侵入防止部６上を通過すると、異物侵入防止部６の毛状部材６ａは元の形状に復元される。
　また、車両Ｍが駐車スペースに進入している際、異物侵入防止部６が車両Ｍの底面の下側に位置している場合には、異物侵入防止部６（毛状部材６ａ）の先端が車両Ｍの底面に当接した状態で接触している。つまり、車両Ｍは、その底面に異物侵入防止部６（毛状部材６ａ）の先端が接触しながら走行することになり、異物侵入防止部６の表面に異物が付着していても異物は車両Ｍの移動にともない異物侵入防止部６上から払いのけられ、異物侵入防止部６上から異物を除去できる。
　続いて、運転手は、車両Ｍを運転して地上給電装置Ｓの設置場所まで車両Ｍを走行させ、給電コイル４と受電コイル１１とが正対する位置関係になるように車両Ｍを停車する。上記位置関係になるように車両Ｍを停車すると、異物侵入防止部６（毛状部材６ａ）の先端は、車両Ｍの受電コイル１１に当接した状態で接触する。つまり、給電コイル４の端面（上面）と受電コイル１１の端面（下面）との間の空間を埋めるように異物侵入防止部６が配置された状態となる。このため、異物の大きさと同等ないしそれ以上の、すなわち異物が侵入できる大きさの空間が生じる程度に毛状部材６ａをたわませるだけの重量を有しない軽量の異物は異物侵入防止部６の毛状部材６ａによって邪魔されて給電コイル４と受電コイル１１との間に侵入できない。
　一方、地上給電装置Ｓにおいて、給電用制御部５は、不図示の音波センサあるいは光センサ等の位置センサの出力から車両Ｍの位置を把握する。給電用制御部５は、音波センサあるいは光センサ等の位置センサの出力から地上給電装置Ｓの上方に車両Ｍが移動してきたことを検知すると、給電回路３にバッテリ１４の給電動作を開始させる。他方、車両Ｍにおいて、受電用制御部１５は、バッテリ１４の充電状態を監視しながら充電回路１３を制御することにより、バッテリ１４を適切に充電する。この際、給電コイル４と受電コイル１１との間の空間は異物侵入防止部６の毛状部材６ａおよびシート６ｂによって覆われた状態となっているが、毛状部材６ａおよびシート６ｂは磁界を透過する材料で構成されているため、給電コイル４と受電コイル１１との間の空間に発生する磁界を妨げず、非接触給電の効率を低下させない。
　このような本第１実施形態によれば、異物侵入防止部６によって、複雑な機械的機構を必要とする可動部を必要とせずに給電コイル４と受電コイル１１との間の空間への異物の侵入を防ぐことができるので、メンテナンスに手間を要さない。また、本第１実施形態によれば、異物侵入防止部６が可撓材から構成されているので、車両Ｍの走行時に邪魔にならない。さらに、本第１実施形態によれば、異物侵入防止部６が磁界を透過する材料で構成されているので、非接触給電の効率を低下させない。
〔第２実施形態〕
　次に、第２実施形態に係る非接触給電システムについて説明する。
　本第２実施形態に係る非接触給電システムは、第１実施形態の地上給電装置Ｓに異物検出部７を追加したものである。これ以外の構成要素については第１実施形態と同様である。よって、第２実施形態において第１実施形態と同様の構成要素については説明を省略する。
　異物検出部７は、異物侵入防止部６上に存在する金属製のレンチ等の所定の重量、すなわち異物が侵入できる、異物の大きさと同等ないしそれ以上の空間を生じる程度に毛状部材６ａをたわませることができる重量を有する異物を検出し、図４Ａに示すように、光ファイバ７ａ及び光計測装置７ｂから構成されている。なお、光計測装置７ｂは、本実施形態における発光手段及び受光手段である。
　光ファイバ７ａは、磁界を透過するアクリル製プラスチックから形成された単一芯線の光ファイバケーブルであり、一端が光計測装置７ｂに接続されている。この光ファイバ７ａは、図４Ａに示すように、一端側が異物侵入防止部６のシート６ｂ表面に沿って配置され、他端側が上方向を向くように所定の位置で折り曲げられている。この光ファイバ７ａは、密集した毛状部材６ａに密接した状態で配置されている。また、光ファイバ７ａの他端は、異物侵入防止部６の毛状部材６ａの先端に揃うと共に、反射が発生しないように無反射処理が施されている。なお、光ファイバ７ａは、図４Ａに１本しか描かれていないが、点在して複数本設けられることが望ましい。光ファイバ７ａは、給電コイル４と受電コイル１１との間の空間に存在するが、光ファイバ７ａは磁界を透過する材料で構成されているため、給電コイル４と受電コイル１１との間の空間に発生する磁界を妨げず、非接触給電の効率を低下させない。
　光計測装置７ｂは、光ファイバ７ａの一端に測定光（レーザ光または自然放射光（ＡＳＥ光））を出射すると共に、光ファイバ７ａ内で反射して戻ってきた反射光を受光する。光計測装置７ｂは、その受光量を測定し、給電用制御部に測定結果を出力する。このような光計測装置７ｂは、給電コイル４と受電コイル１１との間の磁界に影響し非接触給電の効率が低下することを回避するために、給電コイル４の真上を避けて配置されている。なお、給電用制御部５は、光計測装置７ｂから入力される測定結果に基づいて受光量に変化がある場合には、異物侵入防止部６の毛状部材６ａ上に異物が存在すると判断する。
　次に、このように構成された第２実施形態の動作について説明する。
　例えば、異物侵入防止部６の毛状部材６ａ上に所定の重量を有する異物（金属製のレンチ等）が存在する場合、この異物の重量によって毛状部材６ａと共に光ファイバ７ａが押し曲げられる。このため、光ファイバ７ａが変形して光ファイバの途中から漏れ出す光量が変化し、光計測装置７ｂによって測定される受光量に変化が生じる。給電用制御部５は、光計測装置７ｂから入力される測定結果に基づいて受光量に変化がある場合には、異物侵入防止部６の毛状部材６ａ上に異物が存在すると判断する。そして、給電用制御部５は、毛状部材６ａ上に異物が存在する判断した場合には、給電回路３を制御して給電を停止する。また、映像を表示する表示部、発光する発光部または音を発する発音部等の通知手段を備えている場合には、給電用制御部５は、この通知手段を用いて異物侵入防止部６の毛状部材６ａ上に異物が存在することを外部に通知する。
　このような本第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、異物侵入防止部６上に所定の重量を有する異物が存在する場合、異物が存在することを検出することができるので、異物侵入防止部６上に異物が存在した状態での給電動作を回避できるという効果を得る。
〔第３実施形態〕
　次に、第３実施形態に係る非接触給電システムについて説明する。
　本第３実施形態に係る非接触給電システムは、第１実施形態の地上給電装置Ｓに異物検出部８を追加したものである。これ以外の構成要素については第１実施形態と同様である。よって、第３実施形態において第１実施形態と同様の構成要素については説明を省略する。
　異物検出部８は、異物侵入防止部６上に存在する金属製のレンチ等の所定の重量、すなわち異物が侵入できる、異物の大きさと同等ないしそれ以上の空間を生じる程度に毛状部材６ａをたわませることができる重量を有する異物を検出し、図４Ｂに示すように、線状部材８ａ及び歪み検出部８ｂから構成されている。
　線状部材８ａは、磁界を透過し弾性を有する材料、例えばＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）からなり、図４Ｂに示すように、異物侵入防止部６を横断するように設けられている。また、線状部材８ａの両端には、歪み検出部８ｂが設けられている。なお、線状部材８ａは、図４Ｂに１本しか描かれていないが、複数本が平行または交差するように設けることが望ましい。線状部材８ａは、給電コイル４と受電コイル１１との間の空間に存在するが、線状部材８ａは磁界を透過する材料で構成されているため、給電コイル４と受電コイル１１との間の空間に発生する磁界を妨げず、非接触給電の効率を低下させない。
　歪み検出部８ｂは、線状部材８ａの両端に設けられ、線状部材８ａの歪みを検出するセンサ（たとえば歪ゲージ）であり、検出結果を給電用制御部５に出力する。このような歪み検出部８ｂは、給電コイル４と受電コイル１１との間の磁界に影響し非接触給電の効率が低下することを回避するために、給電コイル４の真上を避けて配置されている。なお、給電用制御部５は、歪み検出部８ｂから入力される検出結果に基づいて線状部材８ａに歪みが発生している場合には、異物侵入防止部６の毛状部材６ａ上に異物が存在すると判断する。
　次に、このように構成された第３実施形態の動作について説明する。
　例えば、異物侵入防止部６の毛状部材６ａ上に所定の重量を有する異物（金属製のレンチ等）が存在する場合、この異物の重量によって毛状部材６ａと共に線状部材８ａが押し曲げられる。このため、歪み検出部８ｂによって線状部材８ａの歪みが検出される。給電用制御部５は、光計測装置７ｂから入力される測定結果に基づいて線状部材８ａに歪みが発生している場合には、異物侵入防止部６の毛状部材６ａ上に異物が存在すると判断する。そして、給電用制御部５は、毛状部材６ａ上に異物が存在する判断した場合には、給電回路３を制御して給電を停止する。また、表示部、発光する発光部または発音部等の通知手段を備えている場合には、給電用制御部５は、この通知手段を用いて異物侵入防止部６の毛状部材６ａ上に異物が存在することを外部に通知する。
　このような本第３実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、異物侵入防止部６上に所定の重量を有する異物が存在する場合、異物が存在することを検出することができるので、異物侵入防止部６上に異物が存在した状態での給電動作を回避できるという効果を得る。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、給電装置が地面に埋設された地上給電装置Ｓであり、移動体が地上を走行する車両Ｍであったが、本発明はこれに限定されない。例えば、給電装置が多層階を有する駐車場のコンクリート床に埋設されていたり、立体駐車場で車両を支持する鋼製部材に磁界に影響しない素材を介して取り付けられたりしてもよい。また、給電装置が水中に設置された水中給電装置であり、移動体が水中を移動する水中航走体であってもよい。
（２）車両Ｍは運転者を有さず、無人で自動運転される車両であってもよい。
（３）上記実施形態では、非接触給電する方法として磁界共鳴方式を採用したが、電磁誘導方式を採用してもよい。
（４）給電コイル４や受電コイル１１はヘリカルコイルに限定されない。給電コイル４と受電コイル１１の間で非接触給電が可能であればソレノイド状など任意の形式や形状のコイルでよく、また両コイルの形式、形状、大きさが異なってもよい。
（５）上記実施形態では、異物侵入防止部６としてブラシ状に形成された人工芝のようなものを用いたが、このようなもの以外にも、例えば、車両Ｍの重量で変形して車両Ｍがその上を通過することを妨げない程度の弾性を有するスポンジ状のものを用いてもよい。
（６）上記第２実施形態では、光ファイバ７ａの一端に、発光手段と受光手段を兼ね備える光計測装置７ｂを接続したが、本発明はこれに限定されない。例えば、光ファイバ７ａを、図４Ｂに示す線状部材８ａと同じように、異物侵入防止部６を横断するように設け、このような光ファイバ７ａの一端に発光手段を接続し、他端に受光手段を接続して、異物の重量によって光ファイバ７ａが変形して光ファイバの途中から漏れ出す光量が変化することを利用し、受光手段によって受光された受光量の変化に基づいて異物侵入防止部６の毛状部材６ａ上に異物が存在するか否かを判断してもよい。
なお、本発明において「複数」とは、少なくとも２つ以上の任意の数であってよいことを意味する。
メンテナンスに手間を要さないと共に、移動体の走行時に邪魔にならない非接触給電システムを提供する。
Ｓ　地上給電装置
Ｍ　車両
１　電源
２　整流回路
３　給電回路
４　給電コイル
５　給電用制御部
６　異物侵入防止部
６ａ　毛状部材
６ｂ　シート
１１　受電コイル
１２　受電回路
１３　充電回路
１４　バッテリ
１５　受電用制御部
７、８　異物検出部
７ａ　光ファイバ
７ｂ　光計測装置（発光手段、受光手段）
８ａ　線状部材
８ｂ　歪み検出部

Claims (4)

  1. 　給電コイルを有する給電装置と、受電コイルを有する移動体とを具備し、前記給電コイルから前記受電コイルに非接触給電によって電力供給を行う非接触給電システムであって、
    　磁界を透過すると共に可撓性を有する可撓材からなり、前記給電コイルと前記受電コイルとの間の空間を埋めるように前記給電コイル上に設けられた異物侵入防止部を具備する非接触給電システム。
  2. 　前記異物侵入防止部は、前記可撓材からなる複数の毛状部材によってブラシ状に前記給電コイルから前記受電コイルに向けて形成されている請求項１に記載の非接触給電システム。
  3. 　前記可撓材に接するように設けられた光ファイバと、前記光ファイバの端部から光を入射する発光手段と、前記光ファイバの端部から出射される光を受光する受光手段とを具備し、前記受光手段による受光量に基づいて前記可撓材上に異物が存在するか否か判断する請求項１または２に記載の非接触給電システム。
  4. 　前記可撓材に接するように設けられた磁界を透過し弾性を有する線状部材と、前記線状部材の歪みを検出する歪み検出部とを具備し、前記歪み検出部による検出結果に基づいて前記可撓材上に異物が存在するか否か判断する請求項１または２に記載の非接触給電システム。
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