WO2015004870A1 - 非接触給電装置及び非接触受電装置 - Google Patents

非接触給電装置及び非接触受電装置 Download PDF

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WO2015004870A1
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power supply
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housing
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正剛 小泉
修 大橋
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a non-contact power feeding device and a non-contact power receiving device that detect foreign matter.
  • EV Electric Vehicle
  • PHEV Plug-in Hybrid Electric Vehicle
  • a vehicle is equipped with a large-capacity storage battery, stores electric energy supplied from the outside in the storage battery, and travels using the stored electric energy.
  • Such a portable terminal also has a storage battery, and charging to the storage battery and discharging from the storage battery are performed.
  • Patent Document 1 discloses a technique for detecting such metal foreign matter (hereinafter simply referred to as “foreign matter”).
  • Patent Document 1 when a light emitting tool and a light receiving tool are provided on the primary coil side, a light guide tool such as an optical fiber is provided on the secondary coil side, and there is no foreign matter in the gap between the primary coil and the secondary coil, When the light from the light emitting device is received by the light receiving device through the light guide and the foreign object is caught in the gap, the light from the light emitting device is blocked by the foreign material and is not received by the light receiving device.
  • a power supply device that stops the excitation of the power is disclosed.
  • An object of the present invention is to provide a non-contact power feeding device and a non-contact power receiving device that detect a heat-generating foreign object regardless of adhesion of dirt.
  • a non-contact power feeding device is a non-contact power feeding device that supplies power in a non-contact manner, and includes a power feeding coil that generates an electromagnetic field and supplies power, and a housing that houses the power feeding coil And a wire that melts at a temperature lower than the heat-resistant temperature of the housing, a melt detector that detects the melt of the wire, and a controller that performs control based on the detection result of the melt detector Take.
  • a contactless power receiving device is a contactless power receiving device that receives power supply in a contactless manner, the power receiving coil receiving power by an electromagnetic field generated by a power feeding device, and the power receiving coil.
  • FIG. 1 The block diagram which shows the structure of the charging system which concerns on one embodiment of this invention
  • Top view showing the configuration of the ground-side foreign object detection system shown in FIG.
  • the perspective view which shows the structure of the ground side foreign material detection system shown in FIG. AA line sectional view of FIG.
  • Sectional drawing which shows the variation 1 of the accommodation method of a wire Sectional drawing which shows the variation 2 of the accommodation method of a wire Sectional drawing which shows the variation 3 of the accommodation method of a wire Sectional drawing which shows the variation 4 of the accommodation method of a wire
  • Top view showing configuration of ground side foreign object detection system in variation 1 of arrangement of wire rod
  • the perspective view which shows the structure of the ground side foreign material detection system in the variation 1 of arrangement
  • Top view showing configuration of ground side foreign object detection system in variation 2 of arrangement of wire rod The top view which shows the structure of the ground side foreign material detection system in the variation 3 of arrangement
  • positioning of a wire The block diagram which shows the other structure of the charging system which concerns on one embodiment of this invention.
  • the charging system 10 includes a power feeding device 100, a vehicle 150, and a power feeding side operation unit 160.
  • FIG. 1 shows a state in which power feeding is possible with the feeding coil 103a and the power receiving coil 154a facing each other.
  • the power feeding device 100 is installed or embedded on the ground such that the power feeding unit 103 is exposed from the ground surface g.
  • the power feeding device 100 is provided in a parking space, for example, and feeds power to the power receiving unit 154 by facing the power receiving unit 154 while the vehicle 150 is parked.
  • power feeding means that power is supplied from the power feeding coil 103a to the power receiving coil 154a.
  • the configuration of the power supply apparatus 100 will be described later.
  • the vehicle 150 is, for example, an automobile that runs on the power of the storage battery 152 such as HEV (Hybrid Electric Vehicle), PEV (Plug-in Electric Vehicle), or EV (Electric Vehicle).
  • HEV Hybrid Electric Vehicle
  • PEV Plug-in Electric Vehicle
  • EV Electric Vehicle
  • the power supply side operation unit 160 outputs a power supply start signal indicating the start of power supply or a power supply stop signal indicating the stop of power supply to the power supply apparatus 100 by an operation from the outside of the vehicle.
  • the vehicle 150 mainly includes a vehicle-side operation unit 151, a storage battery 152, a vehicle-side control unit 153, a power reception unit 154, and a vehicle-side communication unit 155.
  • the vehicle side operation unit 151 receives various operations by the user and outputs various signals according to the received operations to the vehicle side control unit 153.
  • the storage battery 152 stores electric power supplied from the power supply apparatus 100 via the power receiving unit 154.
  • the vehicle-side control unit 153 Based on various signals input from the vehicle-side operation unit 151, the vehicle-side control unit 153 performs various processes associated with charging or various processes associated with stopping charging on the power receiving unit 154 and the vehicle-side communication unit 155. To control.
  • the power receiving unit 154 includes a power receiving coil 154a.
  • the power reception coil 154 a receives power supplied from the power supply coil 103 a of the power supply unit 103.
  • the power receiving unit 154 supplies the power received by the power receiving coil 154 a to the storage battery 152 according to the control of the vehicle side control unit 153.
  • the power receiving unit 154 is provided in a state of being exposed to the outside at the bottom of the vehicle 150.
  • the vehicle-side communication unit 155 generates a charging permission signal that permits charging or a charging non-permitting signal that does not permit charging according to the control of the vehicle-side control unit 153, and the generated charging permission signal or charging non-permission signal is transmitted to the power supply side communication. It transmits to the part 101.
  • the charge non-permission signal is transmitted, for example, when a positional deviation is detected during power feeding or when the storage battery 152 is fully charged.
  • the power supply apparatus 100 mainly includes a power supply side communication unit 101, a power supply side control unit 102, a power supply unit 103, and a ground side foreign object detection system 104.
  • the power supply side communication unit 101 receives a charge permission signal or a charge disapproval signal from the vehicle side communication unit 155 and outputs the received charge permission signal or charge nonpermission signal to the power supply side control unit 102.
  • the power supply side control unit 102 supplies power to the power receiving coil 154a with respect to the power supply coil 103a when a power supply start signal is input from the power supply side operation unit 160 and a charge permission signal is input from the power supply side communication unit 101.
  • the power feeding unit 103 is controlled to perform the above.
  • the power feeding unit 103 has a power feeding coil 103a.
  • the power supply unit 103 supplies power to the power receiving coil 154a from the power supply coil 103a according to the control of the power supply side control unit 102.
  • the power supply unit 103 supplies power by, for example, an electromagnetic induction method, an electric field resonance method, or a magnetic field resonance method.
  • the ground-side foreign object detection system 104 arranges the wire material that melts at a temperature lower than the heat resistant temperature of the housing that houses the power supply coil 103a in a spiral shape, detects the foreign material when the wire material is dissolved, and detects the foreign material. To the power supply side control unit 102. The details of the ground-side foreign object detection system 104 will be described later.
  • the power feeding unit 103 mainly includes a switching unit 201, an AC / DC converter 202, an inverter 203, and a power feeding coil 103a.
  • the switching unit 201 connects or disconnects the AC / DC converter 202 and the external power source that supplies AC power according to the control of the power supply side control unit 102.
  • the AC / DC conversion device 202 converts AC power supplied from an external power source via the switching unit 201 into DC power according to the control of the power supply side control unit 102 and outputs the DC power to the inverter 203.
  • the inverter 203 converts the DC power supplied from the AC / DC converter 202 into AC power and supplies it to the power supply coil 103a according to the control of the power supply side control unit 102.
  • the power supply coil 103a receives the supply of AC power from the inverter 203, thereby generating an electromagnetic field (including magnetic flux) to the power reception coil 154a to supply power.
  • the ground-side foreign object detection system 104 mainly includes a disconnection detection unit 221 (corresponding to a dissolution detection unit) and a wire 222, and the disconnection detection unit 221 mainly includes a transmission unit 231 and a reception unit 232. It is configured.
  • the wire 222 is a signal line such as an optical fiber or a non-magnetic metal wire (for example, a copper wire) that melts at a temperature lower than the heat resistance temperature of the housing that houses the power supply coil 103a, and spirals above the power supply coil 103a. Arranged in a shape.
  • the wire 222 transmits the signal sent from the transmitter 231 to the receiver 232.
  • the foreign matter When foreign matter exists above the wire 222, the foreign matter generates heat due to the magnetic flux generated from the power supply apparatus 100, and the wire 222 is melted before the housing. Note that by using an optical fiber or the like as the wire 222, foreign matter can be detected without affecting the power supply to the power receiving unit 154.
  • the transmitting unit 231 is a light emitting unit that emits an optical signal
  • the receiving unit 232 is a light receiving unit that receives the optical signal.
  • the power feeding side control unit 102 determines whether or not the positioning of the power receiving coil 154a on the power feeding coil 103a is completed (step ST301). For example, the power supply side control unit 102 acquires an image captured by a camera (not shown) mounted on the vehicle 150 from the power supply side communication unit 101 via the vehicle side communication unit 155 and analyzes the acquired image. It is determined whether the power receiving coil 154a is positioned on the power feeding coil 103a.
  • step ST301 NO
  • the power feeding side control unit 102 repeats the process of step ST301.
  • step ST301 when the alignment is completed (step ST301: YES), the power supply side control unit 102 has received a power supply start signal from the power supply side operation unit 160 and a charge permission signal from the power supply side communication unit 101. Is determined (step ST302).
  • the electric power feeding side control part 102 controls the switch part 201 not to start electric power feeding.
  • step ST302 If it is determined that the power supply start signal and the charge permission signal have been received (step ST302: YES), the power supply side control unit 102 controls the charge start and controls the switching unit 201 and the AC / DC converter 202. At the same time, the inverter 203 is activated (step ST303).
  • the power supply side control unit 102 controls the ground-side foreign object detection system 104 to start foreign object detection (step ST304).
  • the power supply side control unit 102 determines whether or not a power supply stop signal is received from the power supply side operation unit 160 or a charge non-permission signal is received from the power supply side communication unit 101 (step ST305). When the power supply stop signal or the charge non-permission signal is received (step ST305: YES), the process proceeds to step ST307.
  • step ST305: NO the power supply side control unit 102 determines whether or not the disconnection of the wire 222 is detected by the disconnection detection unit 221 (step ST306). . When disconnection is not detected (step ST306: NO), it returns to step ST304.
  • step ST306 When disconnection is detected (step ST306: YES), the power supply side control unit 102 controls charging stop, controls the switching unit 201 and the AC / DC converter 202, and stops the inverter 203 (step ST307). . That is, in step ST307, power supply to the feeding coil 103a is stopped. Here, the power supply to the feeding coil 103a may be reduced. Moreover, in step ST307, the power supply side control unit 102 may notify a notification unit (not shown) that notifies the presence of a foreign object.
  • the power supply side control unit 102 determines that the foreign material exists on the power supply coil 103a because the foreign material generates heat due to the magnetic flux and melts the wire 222. As a control for preventing the temperature rise of the foreign matter, the power supply to the power feeding coil 103a is stopped or lowered. Thereby, it is possible to detect the foreign matter regardless of the adhesion of dirt to the ground-side foreign matter detection system 104. Furthermore, since the non-magnetic object that does not generate heat due to the magnetic flux does not dissolve the wire 222, it is possible to prevent the non-magnetic object from being erroneously detected as a foreign object.
  • ⁇ Configuration of ground-side foreign object detection system> 4 is a top view showing the structure of the ground-side foreign object detection system 104 shown in FIG. 1
  • FIG. 5 is a perspective view showing the structure of the ground-side foreign object detection system 104
  • FIG. 6 is a line AA in FIG. It is sectional drawing.
  • the spiral wire 222 is disposed in the vicinity of the upper bottom surface outside the housing 240 so as to cover the upper side of the power supply coil 103a. As described above, even if the foreign material 222 is spread in a spiral shape, even a small foreign object can be detected.
  • at least a part of the wire 222 may be disposed so as to overlap the vicinity of the upper bottom surface of the housing 240 on which the shape of the power feeding coil 103a is projected.
  • the heat resistance temperature of the wire 222 is set lower than the heat resistance temperature of the housing 240 (between the highest predicted road surface temperature (for example, 70 ° C.) and the heat resistance temperature of the housing (for example, 240 ° C., for example, 170 ° C.)).
  • the wire 222 is melted before the housing 240 is melted.
  • the presence of the wire 222 does not reduce the power supply efficiency from the power supply coil 103a to the power reception coil 154a, and there is no problem in power supply.
  • the sheet 241 is made of a resin material such as rubber, and covers and seals the wire 222 disposed on the top of the housing 240. Further, the sheet 241 has a heat resistance temperature similar to that of the wire 222, and when the wire 222 is melted, the sheet 241 is also melted. Note that the wire 222 may be embedded in the sheet 241. Further, the sheet 241 may have a double structure to improve load resistance. Thus, by sealing the wire 222 with the sheet 241, the wire 222 can be protected from dirt and scratches, and the dissolved wire 222 can be easily replaced. Note that the sheet 241 is not an essential configuration, and only the wire 222 may be provided on the upper bottom surface of the housing 240.
  • the wire 222 that melts at a temperature lower than the heat resistance temperature of the casing is arranged in a spiral shape so as to cover the power supply coil 103a, and a signal is continuously sent to the wire 222 during power supply. If a signal via 222 cannot be received, it is determined that a foreign object has been detected. Thereby, it is possible to detect a foreign object regardless of adhesion of dirt to the ground-side foreign object detection system 104 or snow accumulation. Further, since the non-magnetic material and small foreign matter are not easily heated by the magnetic flux and do not dissolve the wire 222, only the foreign matter that generates heat can be detected with high accuracy. Furthermore, the size of foreign matter to be detected can be arbitrarily set depending on the arrangement of the wire. Further, since the foreign object detection system can be realized with an inexpensive member, the cost can be reduced.
  • the present invention is not limited to this.
  • the wire rod 222 disposed near the upper bottom surface of the outer side of the housing 240 may be covered with a housing 242 having a higher heat resistance temperature and higher strength than the wire material 222.
  • the heat generated from the foreign substance reaches the wire 222 through the housing 242, and the wire 222 is melted before the housing 242 is melted.
  • a wire 222 may be disposed in the vicinity of the upper bottom surface inside the housing 240. In this case, the number of parts can be reduced. In this case, if foreign matter is present in the upper part of the housing 240, heat generated from the foreign matter reaches the wire 222 through the housing 240, and the wire 222 is melted before the housing 240 is melted.
  • a spiral groove may be formed on the upper surface of the housing 240 on which the shape of the power feeding coil 103a is projected, and the wire 222 may be disposed along the groove. In this case, the number of parts can be reduced and the wire 222 can be easily replaced.
  • the wire rod 222 may be disposed in the upper bottom surface of the housing 240. In this case, as in FIG. 8, if a foreign substance exists in the upper portion of the housing 240, the heat generated from the foreign material reaches the wire rod 222 through the housing 240, and the wire rod 222 dissolves before the housing 240 melts. .
  • the wire 222 is arranged in a spiral shape, but the present invention is not limited to this.
  • the wire 222 may be arranged in a plurality of spiral shapes.
  • the wire 222 may be arranged in a plurality of rectangular spiral shapes.
  • each wire 222 is connected to the transmitter 231 and the receiver 232, it is only necessary to replace the melted wire 222, so that the cost can be reduced.
  • the wire 222 has a rectangular spiral shape, but may have a circular spiral shape.
  • a plurality of wire rods 222 arranged in parallel may be connected by a relay connector 250 at the end.
  • the relay connector 250 When an optical fiber is applied to the wire 222, the optical fiber is susceptible to bending. For this reason, by using the relay connector 250, the upper part of the feeding coil 103a can be covered with the optical fiber without bending the optical fiber.
  • the ground-side foreign object detection system 104 is provided in the ground-side power supply apparatus 100 has been described.
  • the foreign object detection system may be provided in the vehicle-side power receiving unit 154. Good. On the vehicle side, it is conceivable that the foreign matter wound up by the tire during traveling adheres to the power receiving unit 154 or is intentionally attached due to mischief or the like.
  • the vehicle-side foreign object detection system 105 has the same configuration as the ground-side foreign object detection system 104.
  • the vehicle-side control unit 153 charges the vehicle-side communication unit 155. A non-permission signal is generated, and a charging non-permission signal is notified to the power supply side control unit 102 via the power supply side communication unit 101. Thereby, electric power feeding can be stopped.
  • the disconnection detection unit 221 has been described as detecting disconnection of the wire 222.
  • the foreign object detection system is applied to a non-contact power supply system that supplies power to a vehicle.
  • the present invention is not limited thereto, and mobile phones such as mobile phones, notebook computers, and tablet terminals are used.
  • the foreign object detection system may be applied to any other non-contact power supply system that supplies power to terminals, televisions, beauty equipment, lighting, industrial equipment, electric motorcycles, displays, and the like.
  • the non-contact power feeding device and the non-contact power receiving device according to the present invention are useful for detecting exothermic foreign matters regardless of the adhesion of dirt.

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Abstract

本発明は、汚れの付着に関わらず発熱異物を検知することを目的とした非接触給電装置及び非接触受電装置である。 本発明の非接触給電装置は、電磁界を発生させて電力を供給する給電コイル（１０３ａ）と、前記給電コイルを収容する筐体と、前記筐体の耐熱温度より低い温度で溶解する線材（２２２）と、前記線材の溶解を検知する溶解検知部（２２１）と、前記溶解検知部の検知結果に基づいて制御を行う制御部（１０２）とを具備する。そして、断線検知部（２２１）が線材（２２２）の断線を検知すると、制御部（１０２）は給電コイル（１０３ａ）への電力供給を停止または低下させる。

Description

非接触給電装置及び非接触受電装置
　本発明は、異物を検知する非接触給電装置及び非接触受電装置に関する。
　近年、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）等の電気で走行する自動車（以下、単に「車両」という）が普及しつつある。このような車両は、大容量の蓄電池を搭載しており、外部から給電された電気エネルギーを蓄電池に蓄え、蓄えられた電気エネルギーを用いて走行する。
　一方で、携帯電話（いわゆる、スマートフォン等を含む）、ノートパソコン、タブレット端末等が普及している。このような携帯端末も蓄電池を搭載しており、蓄電池への充電及び蓄電池からの放電が行われる。
　このような車両、携帯端末等に搭載される蓄電池に給電する方法として、給電装置の一次側コイルと、受電装置の二次側コイルとの間で、電磁力を用いて非接触給電する方法が知られている。この方法では、給電装置と受電装置との間にコインなどの金属が存在すると、給電装置と受電装置との間に生じる磁束によって金属に誘起電流が生じ、これにより金属が発熱してしまう。この結果、筐体が溶けたり、火災が発生したりするおそれがある。
　そこで、このような金属異物（以下、単に「異物」という）を検知する技術が、例えば、特許文献１に開示されている。
　特許文献１には、発光具と受光具を一次コイル側に設け、光ファイバー等の光案内具を二次コイル側に設け、一次コイルと二次コイルの間の隙間に異物がない場合には、発光具からの光が光案内具を経由して受光具で受光され、異物が隙間に挟まっている場合には、発光具からの光が異物で遮られて受光具で受光されなくなり、一次コイルの励磁を停止する給電装置が開示されている。
特開２００９－２５４１１６号公報
　しかしながら、上述した特許文献１に開示の給電装置では、泥、水滴、汚れ等が存在した場合、当該泥などを異物として誤検出してしまう等の不具合が生じ、異物を正確に検知することができない。
　本発明の目的は、汚れの付着に関わらず、発熱異物を検知する非接触給電装置及び非接触受電装置を提供することである。
　本発明の一態様に係る非接触給電装置は、非接触で電力を供給する非接触給電装置であって、電磁界を発生させて電力を供給する給電コイルと、前記給電コイルを収容する筐体と、前記筐体の耐熱温度より低い温度で溶解する線材と、前記線材の溶解を検知する溶解検知部と、前記溶解検知部の検知結果に基づいて制御を行う制御部と、を具備する構成を採る。
　本発明の一態様に係る非接触受電装置は、非接触で電力の供給を受ける非接触受電装置であって、給電装置が発生させた電磁界によって電力を受電する受電コイルと、前記受電コイルを収容する筐体と、前記筐体の耐熱温度より低い温度で溶解する線材と、前記線材の溶解を検知する溶解検知部と、前記溶解検知部の検知結果に基づいて制御を行う制御部と、を具備する構成を採る。
　本発明によれば、汚れの付着に関わらず、発熱異物を検知することができる。
本発明の一実施の形態に係る充電システムの構成を示すブロック図 図１に示した給電部及び地上側異物検知システムの内部構成を示すブロック図 図２に示した給電側制御部の動作を示すフロー図 図１に示した地上側異物検知システムの構成を示す上面図 図１に示した地上側異物検知システムの構成を示す斜視図 図５のＡ－Ａ線断面図 線材の収容方法のバリエーション１を示す断面図 線材の収容方法のバリエーション２を示す断面図 線材の収容方法のバリエーション３を示す断面図 線材の収容方法のバリエーション４を示す断面図 線材の配置のバリエーション１における地上側異物検知システムの構成を示す上面図 線材の配置のバリエーション１における地上側異物検知システムの構成を示す斜視図 図１２のＢ－Ｂ線断面図 線材の配置のバリエーション２における地上側異物検知システムの構成を示す上面図 線材の配置のバリエーション３における地上側異物検知システムの構成を示す上面図 線材の配置のバリエーション４における地上側異物検知システムの構成を示す上面図 本発明の一実施の形態に係る充電システムの他の構成を示すブロック図
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　（一実施の形態）
　＜充電システムの構成＞
　本発明の実施の形態における充電システム１０の構成について、図１を用いて説明する。
　充電システム１０は、給電装置１００と、車両１５０と、給電側操作部１６０とを有している。なお、図１は、給電コイル１０３ａと受電コイル１５４ａとが対向した給電可能な状態を示す。
　給電装置１００は、給電部１０３が地表ｇから露出するように地面上に設置もしくは埋設される。給電装置１００は、例えば駐車スペースに設けられ、車両１５０の駐車中に、受電部１５４に対向することにより受電部１５４に対して給電する。ここで、給電とは、給電コイル１０３ａから受電コイル１５４ａに電力を供給することを言う。給電装置１００の構成については後述する。
　車両１５０は、例えば、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）、ＰＥＶ（Plug-in Electric Vehicle）またはＥＶ（ElectricVehicle）といった蓄電池１５２の電力で走行する自動車である。なお、車両１５０の構成については後述する。
　給電側操作部１６０は、車両外部からの操作により、給電の開始を示す給電開始信号または給電の停止を示す給電停止信号を給電装置１００に出力する。
　＜車両の構成＞
　車両１５０は、車両側操作部１５１と、蓄電池１５２と、車両側制御部１５３と、受電部１５４と、車両側通信部１５５とから主に構成されている。
　車両側操作部１５１は、ユーザによる各種操作を受け付け、受け付けた操作に応じた各種信号を車両側制御部１５３に出力する。
　蓄電池１５２は、給電装置１００から受電部１５４を介して供給される電力を蓄える。
　車両側制御部１５３は、車両側操作部１５１から入力された各種信号に基づいて、受電部１５４及び車両側通信部１５５に対して、充電に伴う各種処理または充電停止に伴う各種処理を行うように制御する。
　受電部１５４は、受電コイル１５４ａを有している。受電コイル１５４ａは、給電部１０３の給電コイル１０３ａから給電される電力を受電する。受電部１５４は、車両側制御部１５３の制御に従って、受電コイル１５４ａで受電した電力を蓄電池１５２に供給する。受電部１５４は、車両１５０の底部において外部に露出した状態で設けられている。
　車両側通信部１５５は、車両側制御部１５３の制御に従って、充電を許可する充電許可信号または充電を許可しない充電不許可信号を生成し、生成した充電許可信号または充電不許可信号を給電側通信部１０１に対して送信する。ここで、充電不許可信号は、例えば、給電中に位置ずれが検知された場合、または、蓄電池１５２が満充電の状態である場合等に送信される。
　＜給電装置の構成＞
　給電装置１００は、給電側通信部１０１と、給電側制御部１０２と、給電部１０３と、地上側異物検知システム１０４とから主に構成されている。
　給電側通信部１０１は、車両側通信部１５５から充電許可信号または充電不許可信号を受信し、受信した充電許可信号または充電不許可信号を給電側制御部１０２に出力する。
　給電側制御部１０２は、給電側操作部１６０から給電開始信号が入力されると共に、給電側通信部１０１から充電許可信号が入力された際に、給電コイル１０３ａに対して受電コイル１５４ａへの給電を行うように給電部１０３を制御する。
　また、給電側制御部１０２は、給電中において、給電側操作部１６０から給電停止信号が入力された場合、給電側通信部１０１より充電不許可信号が入力された場合、または、地上側異物検知システム１０４から異物検知が通知された場合に、給電を開始させないかまたは給電を停止するように給電部１０３を制御する。
　給電部１０３は、給電コイル１０３ａを有している。給電部１０３は、給電側制御部１０２の制御に従って、給電コイル１０３ａより受電コイル１５４ａに給電を行う。給電部１０３は、例えば、電磁誘導方式、電界共鳴方式または磁界共鳴方式により給電する。
　地上側異物検知システム１０４は、給電コイル１０３ａを収容する筐体の耐熱温度よりも低い温度で溶解する線材をスパイラル状に配置し、線材が溶解したことをもって異物を検知し、異物を検知したことを給電側制御部１０２に通知する。なお、地上側異物検知システム１０４の詳細については後述する。
　＜給電部の構成＞
　図１に示した給電部１０３及び地上側異物検知システム１０４の構成について、図２を用いて説明する。
　給電部１０３は、切替部２０１と、ＡＣ／ＤＣ変換装置２０２と、インバータ２０３と、給電コイル１０３ａとから主に構成されている。
　切替部２０１は、給電側制御部１０２の制御に従って、交流電力を供給する外部電源とＡＣ／ＤＣ変換装置２０２とを接続または遮断する。
　ＡＣ／ＤＣ変換装置２０２は、切替部２０１を介して外部電源から供給される交流電力を、給電側制御部１０２の制御に従って、直流電力に変換して、インバータ２０３に出力する。
　インバータ２０３は、給電側制御部１０２の制御に従って、ＡＣ／ＤＣ変換装置２０２から供給される直流電力を交流電力に変換して給電コイル１０３ａに供給する。
　給電コイル１０３ａは、インバータ２０３より交流電力の供給を受けることにより、受電コイル１５４ａに対して電磁界（磁束を含む）を発生して給電を行う。
　地上側異物検知システム１０４は、断線検知部２２１（溶解検知部に相当）と、線材２２２とから主に構成されており、断線検知部２２１は、発信部２３１と、受信部２３２とから主に構成されている。
　断線検知部２２１は、給電側制御部１０２の制御に従って、発信部２３１から信号（光信号、電気信号等）を送信し、線材２２２を経由した信号を受信部２３２で受信する。受信部２３２が信号を受信できなくなった場合、断線検知部２１１は、線材２２２が溶解して断線したと検知し、給電側制御部１０２に受電部１５４への給電を停止させる。
　線材２２２は、給電コイル１０３ａを収容する筐体の耐熱温度よりも低い温度で溶解する光ファイバーまたは非磁性体の金属線（例えば、銅線）などの信号線であり、給電コイル１０３ａの上方でスパイラル状に配置されている。線材２２２は、発信部２３１から送出された信号を受信部２３２へ伝達する。線材２２２の上方に異物が存在する場合、給電装置１００から生じる磁束によって異物が発熱し、筐体より先に線材２２２が溶解する。なお、線材２２２として、光ファイバーなどを用いることにより、受電部１５４への給電に影響を与えることなく、異物を検知することができる。
　なお、線材２２２を光ファイバーとした場合、発信部２３１は、光信号を発する発光部であり、受信部２３２は、光信号を受信する受光部である。
　＜給電側制御部の動作＞
　次に、図２に示した給電側制御部１０２の動作について、図３を用いて説明する。
　まず、給電側制御部１０２は、給電コイル１０３ａ上に受電コイル１５４ａが位置する位置合わせが完了したか否かを判定する（ステップＳＴ３０１）。例えば、給電側制御部１０２は、車両１５０に搭載されている図示しないカメラにより撮像した画像を、車両側通信部１５５を介して給電側通信部１０１より取得し、取得した画像を解析することにより給電コイル１０３ａ上に受電コイル１５４ａが位置するか否かを判定する。
　給電側制御部１０２は、位置合わせが完了しない場合（ステップＳＴ３０１：ＮＯ）には、ステップＳＴ３０１の処理を繰り返す。
　一方、給電側制御部１０２は、位置合わせが完了した場合（ステップＳＴ３０１：ＹＥＳ）には、給電側操作部１６０から給電開始信号を、給電側通信部１０１から充電許可信号を受信したか否かを判定する（ステップＳＴ３０２）。
　給電開始信号及び充電許可信号を受信していないと判定した場合（ステップＳＴ３０２：ＮＯ）には、給電側制御部１０２は、給電を開始しないように切替部２０１を制御する。
　給電開始信号及び充電許可信号を受信したと判定した場合（ステップＳＴ３０２：ＹＥＳ）には、給電側制御部１０２は、充電開始の制御を行い、切替部２０１及びＡＣ／ＤＣ変換装置２０２を制御すると共に、インバータ２０３を起動させる（ステップＳＴ３０３）。
　また、給電側制御部１０２は、地上側異物検知システム１０４に異物検知開始の制御を行う（ステップＳＴ３０４）。
　給電側制御部１０２は、給電側操作部１６０から給電停止信号を受信したか、または、給電側通信部１０１より充電不許可信号を受信したか否かを判定する（ステップＳＴ３０５）。給電停止信号または充電不許可信号を受信した場合（ステップＳＴ３０５：ＹＥＳ）、ステップＳＴ３０７に移行する。
　給電停止信号または充電不許可信号を受信していない場合（ステップＳＴ３０５：ＮＯ）、給電側制御部１０２は、断線検知部２２１によって線材２２２の断線が検知されたか否かを判定する（ステップＳＴ３０６）。断線が検知されない場合（ステップＳＴ３０６：ＮＯ）、ステップＳＴ３０４に戻る。
　断線が検知された場合（ステップＳＴ３０６：ＹＥＳ）、給電側制御部１０２は、充電停止の制御を行い、切替部２０１及びＡＣ／ＤＣ変換装置２０２を制御し、インバータ２０３を停止させる（ステップＳＴ３０７）。すなわち、ステップＳＴ３０７では、給電コイル１０３ａへの電力供給を停止させる。なお、ここでは、給電コイル１０３ａへの電力供給を低下させてもよい。また、ステップＳＴ３０７において、給電側制御部１０２が、異物の存在を報知する報知部（図示せぬ）に報知させてもよい。
　このように、給電側制御部１０２は、給電中に線材２２２の断線が検知された場合、異物が磁束によって発熱し、線材２２２を溶解したことから、給電コイル１０３ａ上に異物が存在すると判定し、異物の温度上昇を防ぐ制御として給電コイル１０３ａへの電力供給を停止または低下させる。これにより、地上側異物検知システム１０４への汚れの付着に関わらず、異物を検知することが可能である。さらに、磁束によって発熱しない非磁性体の物体は線材２２２を溶解しないため、非磁性体の物体を異物として誤検出することを防止できる。
　＜地上側異物検知システムの構成＞
　図４は、図１に示した地上側異物検知システム１０４の構成を示す上面図、図５は、地上側異物検知システム１０４の構成を示す斜視図、図６は、図５のＡ－Ａ線断面図である。
　スパイラル状の線材２２２は、給電コイル１０３ａの上方を覆うように筐体２４０外側の上底面近傍に配置されている。このように、線材２２２をスパイラル状に敷き詰めることにより、小さい異物でも検知することが可能となる。ここで、線材２２２の少なくとも一部は、給電コイル１０３ａの形状が投影される筐体２４０の上底面近傍に重ねて配置されればよい。また、線材２２２の耐熱温度は、筐体２４０の耐熱温度より低く設定されており（路面最高予測温度（例えば７０℃）～筐体の耐熱温度（例えば２４０℃）の間で、例えば１７０℃）、筐体２４０が溶解する前に線材２２２が溶解する。ただし、線材２２２の存在によって、給電コイル１０３ａから受電コイル１５４ａへの給電効率が低下するものではなく、電力供給に支障はない。
　筐体２４０は、給電コイル１０３ａ及び図示せぬ基板等を収容し、筐体２４０の底面は、例えば、３０ｃｍ×２０ｃｍ以上の面積を有し、筐体２４０の耐熱温度は、例えば、２４０℃である。
　シート２４１は、ゴムなどの樹脂材からなり、筐体２４０の上部に配置された線材２２２を覆って、密閉する。また、シート２４１は、線材２２２と同程度の耐熱温度であり、線材２２２が溶解するとシート２４１も溶解する。なお、シート２４１内に線材２２２を埋め込むようにしてもよい。また、シート２４１を二重構造とし、耐荷重性を向上させてもよい。このように、線材２２２をシート２４１によって密閉することにより、線材２２２を汚れ及び傷から保護すると共に、溶解した線材２２２を簡易に交換することができる。なお、シート２４１は必須の構成ではなく、線材２２２のみを筐体２４０の上底面に設けることとしてもよい。
　＜実施の形態の効果＞
　このように、本実施の形態では、給電コイル１０３ａを覆うように、筐体の耐熱温度より低い温度で溶解する線材２２２をスパイラル状に配置し、給電中に線材２２２へ信号を送り続け、線材２２２を経由した信号を受信できなくなった場合、異物を検知したと判定する。これにより、地上側異物検知システム１０４への汚れの付着や積雪に関わらず、異物を検知することが可能である。さらに、非磁性体やサイズの小さい異物は磁束によって発熱しづらく線材２２２を溶解しないため、発熱する異物のみを精度よく検出することができる。さらには線材の配置次第で検出すべき異物サイズも任意に設定できる。また、安価な部材で異物検知システムを実現できるため、コストを削減することができる。
　＜線材の収容方法のバリエーション＞
　なお、本実施の形態では、線材２２２をシート２４１で覆う場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではない。例えば、図７に示すように、筐体２４０外側の上底面近傍に配置された線材２２２を、線材２２２より耐熱温度が高く、また強度のある筐体２４２で覆ってもよい。この場合、筐体２４２上部に異物が存在すると、異物から発生した熱が筐体２４２を介して線材２２２に到達し、筐体２４２が溶解する前に線材２２２が溶解する。
　また、図８に示すように、筐体２４０内側の上底面近傍に線材２２２を配置してもよい。この場合、部品点数を削減することができる。なお、この場合、筐体２４０上部に異物が存在すると、異物から発生した熱が筐体２４０を介して線材２２２に到達し、筐体２４０が溶解する前に線材２２２が溶解する。
　また、図９に示すように、給電コイル１０３ａの形状が投影される筐体２４０の上面にスパイラル状の溝を形成し、溝に沿って線材２２２を配置してもよい。この場合、部品点数の削減、線材２２２の交換容易性を図ることができる。
　また、図１０に示すように、筐体２４０の上底面内に線材２２２を配置してもよい。この場合、図８と同様に、筐体２４０上部に異物が存在すると、異物から発生した熱が筐体２４０を介して線材２２２に到達し、筐体２４０が溶解する前に線材２２２が溶解する。
　＜線材の配置のバリエーション＞
　また、本実施の形態では、線材２２２をスパイラル状に配置する場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではない。例えば、図１１～図１３に示すように、線材２２２を複数のスパイラル形状に配置してもよい。これにより、給電コイル１０３ａがソレノイドコイルの場合、ソレノイドコイル全体を覆うことができ、異物の検知漏れをなくすことができる。
　また、図１４、図１５に示すように、線材２２２を複数の方形スパイラル状に配置してもよい。ここでは、個々の線材２２２が発信部２３１、受信部２３２と接続しているため、溶解した線材２２２のみ交換すればよいので、コストを低減することができる。なお、図１４、図１５では、線材２２２を方形スパイラル状としたが、円形スパイラル状としてもよい。
　また、図１６に示すように、平行に配置した複数の線材２２２を端部で中継コネクタ２５０によって接続してもよい。線材２２２に光ファイバーを適用した場合、光ファイバーは曲げに弱い性質がある。このため、中継コネクタ２５０を用いることにより、光ファイバーを曲げることなく、給電コイル１０３ａの上部を光ファイバーで覆うことができる。
　＜車両側異物検知システム＞
　また、本実施の形態では、地上側異物検知システム１０４を地上側の給電装置１００に設ける場合について説明したが、図１７に示すように、異物検知システムを車両側の受電部１５４に設けてもよい。車両側においては、走行中にタイヤが巻き上げた異物が受電部１５４に付着したり、いたずらなどによって故意に異物が取り付けられたりすることが考えられる。
　車両側異物検知システム１０５は、地上側異物検知システム１０４と同一の構成を有しており、断線検知部２２１が線材２２２の断線を検知すると、車両側制御部１５３が車両側通信部１５５に充電不許可信号を生成させ、給電側通信部１０１を経由して、充電不許可信号を給電側制御部１０２に通知する。これにより、給電を停止することができる。
　なお、本実施の形態では、断線検知部２２１が線材２２２の断線を検知するとして説明したが、本発明では、必ずしも断線を検知する必要はなく、線材２２２の溶解を検知すればよい。
　また、本実施の形態では、異物検知システムを車両に給電する非接触給電システムに適用する場合を例に説明したが、本発明はこれに限らず、携帯電話、ノートパソコン、タブレット端末等の携帯端末、テレビ、美容機器、照明、産業機器、電動バイク、ディスプレイなどに給電する他のあらゆる非接触給電システムに異物検知システムを適用してもよい。
　本発明にかかる非接触給電装置及び非接触受電装置は、汚れの付着に関わらず、発熱異物を検知するのに有用である。
　１０　充電システム
　１００　給電装置
　１０１　給電側通信部
　１０２　給電側制御部
　１０３　給電部
　１０３ａ　給電コイル
　１０４　地上側異物検知システム
　１０５　車両側異物検知システム
　１５０　車両
　１５１　車両側操作部
　１５２　蓄電池
　１５３　車両側制御部
　１５４　受電部
　１５４ａ　受電コイル
　１５５　車両側通信部
　１６０　給電側操作部
　２０１　切替部
　２０２　ＡＣ／ＤＣ変換装置
　２０３　インバータ
　２２１　断線検知部
　２２２　線材
　２３１　発信部
　２３２　受信部
　２４０、２４２　筐体
　２４１　シート
　２５０　中継コネクタ

Claims (17)

  1. 　非接触で電力を供給する非接触給電装置であって、
    　電磁界を発生させて電力を供給する給電コイルと、
    　前記給電コイルを収容する筐体と、
    　前記筐体の耐熱温度より低い温度で溶解する線材と、
    　前記線材の溶解を検知する溶解検知部と、
    　前記溶解検知部の検知結果に基づいて制御を行う制御部と、
    　を具備する非接触給電装置。
  2. 　前記線材を覆うシート材を具備する、
    　請求項１に記載の非接触給電装置。
  3. 　前記線材は、シート材に埋め込まれる、
    　請求項１に記載の非接触給電装置。
  4. 　前記線材は、前記筐体外側の上底面近傍、前記筐体内側の上底面近傍、または、前記筐体の上底面内に設けられる、
    　請求項１に記載の非接触給電装置。
  5. 　前記線材は、前記筐体外側の上底面近傍に設けられ、さらに他の筐体によって覆われる、
    　請求項１に記載の非接触給電装置。
  6. 　前記線材の少なくとも一部は、前記給電コイルの形状が投影される前記筐体外側の上底面近傍、前記筐体内側の上底面近傍、または、前記筐体の上底面内に設けられる、
    　請求項４に記載の非接触給電装置。
  7. 　前記線材の少なくとも一部は、前記給電コイルの形状が投影される前記筐体の上底面に設けられた溝に沿って配置される、
    　請求項１に記載の非接触給電装置。
  8. 　前記線材は、信号線であり、
    　前記溶解検知部は、前記信号線を流れる信号が中断した場合に、前記線材が溶解したと検知する、
    　請求項１から請求項７のいずれかに記載の非接触給電装置。
  9. 　前記線材は、光ファイバーである、
    　請求項８に記載の非接触給電装置。
  10. 　前記溶解検知部は、
    　光信号を発する発光部と、
    　前記光信号を受信する受光部と、
    　を具備し、
    　前記受光部が前記光信号を受信できない場合に、前記線材が溶解したと検知する、
    　請求項９に記載の非接触給電装置。
  11. 　前記線材は、前記電力の供給を妨げない部材である、
    　請求項１から請求項１０のいずれかに記載の非接触給電装置。
  12. 　前記制御部は、前記溶解検知部が前記線材の溶解を検知した場合、前記線材を溶解させた異物の温度上昇を防ぐ制御を行う、
    　請求項１から請求項１１のいずれかに記載の非接触給電装置。
  13. 　前記制御部は、前記給電コイルへの電力供給を停止または低下させる、
    　請求項１２に記載の非接触給電装置。
  14. 　前記線材を溶解させた異物の存在を報知する報知部を具備し、
    　前記制御部は、前記溶解検知部が前記線材の溶解を検知した場合、前記報知部に前記異物の存在を報知させる、
    　請求項１から請求項１３のいずれかに記載の非接触給電装置。
  15. 　地上側に設置され、車両が備える受電装置に電力を供給する、
    　請求項１から請求項１４のいずれかに記載の非接触給電装置。
  16. 　非接触で電力の供給を受ける非接触受電装置であって、
    　給電装置が発生させた電磁界によって電力を受電する受電コイルと、
    　前記受電コイルを収容する筐体と、
    　前記筐体の耐熱温度より低い温度で溶解する線材と、
    　前記線材の溶解を検知する溶解検知部と、
    　前記溶解検知部の検知結果に基づいて制御を行う制御部と、
    　を具備する非接触受電装置。
  17. 　車両に設置され、地上側に設けられた給電装置から電力の供給を受ける、
    　請求項１６に記載の非接触受電装置。
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