WO2019229808A1 - 送電装置、及び送電装置の制御方法 - Google Patents

送電装置、及び送電装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

送電装置（３００）は、車両（１０）に設けられた受電コイル（２２）へ非接触で電力を供給する送電コイル（４２）と、少なくとも送電コイル（４２）の軸方向上面を覆うカバー（４３）と、送電コイル（４２）とカバー（４３）との間に配置される異物検知コイル（４１）と、送電コイル（４２）と異物検知コイル（４１）との間隔を保って、地上に対して送電コイル（４２）及び異物検知コイル（４１）を上昇及び下降させる昇降機構（１７）と、を備える。異物検知コイル（４１）は、異物を検知する前は、カバー（４３）から軸方向に所定距離離れて配置される。異物検知コイル（４１）が異物を検知する際に、昇降機構（１７）は、異物検知コイル（４１）とカバー（４３）との間の距離が所定距離より短くなるように異物検知コイル（４１）を上昇させる。

Description

送電装置、及び送電装置の制御方法
　本発明は、送電装置、及び送電装置の制御方法に関する。
　従来より、地上に設けられた送電コイルから、車両に設けられた受電コイルに非接触で電力を供給する技術が知られている（特許文献１）。特許文献１に記載された発明は、送電コイルと、この送電コイルを覆うカバーとの間に空気層を設け、送電コイルのジュール熱がカバーに伝わることを低減している。
特開２０１６－１０３６４５号公報
　送電コイルの軸方向上側に異物検知コイルが設けられることがある。特許文献１に記載された発明を適用し、異物検知コイルとカバーとの間に空気層を設けると、異物検知コイルとカバーとの間の距離が長くなってしまう。これにより、異物検知精度が低下するおそれがある。
　本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、送電コイルとカバーとの間の熱移動を制限し、かつ異物検知精度が向上させることができる送電装置、及び送電装置の制御方法を提供することである。
　本発明の一態様に係る送電装置は、車両に設けられた受電コイルへ非接触で電力を供給する送電コイルと、少なくとも送電コイルの軸方向上面を覆うカバーと、送電コイルとカバーとの間に配置される異物検知コイルと、送電コイルと異物検知コイルとの間隔を保って、地上に対して送電コイル及び異物検知コイルを上昇及び下降させる昇降機構と、を備える。異物検知コイルが異物を検知する際に、昇降機構は、異物検知コイルとカバーとの間の距離が所定距離より短くなるように異物検知コイルを上昇させる。
　本発明によれば、送電コイルとカバーとの間の熱移動を制限し、かつ異物検知精度が向上させることができる。
図１は、本発明の実施形態に係る非接触給電システムの概略構成図である。 図２は、本発明の実施形態に係る非接触給電の概略回路図である。 図３Ａは、本発明の実施形態に係る待機状態について説明する図である。 図３Ｂは、本発明の実施形態に係る異物検知状態について説明する図である。 図３Ｃは、本発明の実施形態に係る充電状態について説明する図である。 図４は、送電コイルとカバーとの間の距離と、送電コイルの温度との関係を示すグラフである。また、図４は、送電コイルとカバーとの間の距離と、受電コイルの誘起電圧との関係を示すグラフである。 図５は、時間と部品保護温度との関係を示すグラフである。 図６は、本発明の実施形態に係る非接触給電システムの一動作例を説明するフローチャートである。 図７は、本発明の実施形態に係る非接触給電システムの一動作例を説明するフローチャートである。 図８Ａは、本発明の変形例１に係る待機状態について説明する図である。 図８Ｂは、本発明の変形例１に係る異物検知状態について説明する図である。 図８Ｃは、本発明の変形例１に係る充電状態について説明する図である。 図９Ａは、本発明の変形例２に係る待機状態について説明する図である。 図９Ｂは、本発明の変形例２に係る異物検知状態について説明する図である。 図９Ｃは、本発明の変形例２に係る充電状態について説明する図である。 図１０Ａは、本発明の変形例３に係る充電状態について説明する図である。 図１０Ｂは、本発明の変形例３に係る異物検知状態について説明する図である。 図１０Ｃは、本発明の変形例３に係る充電状態について説明する図である。 図１１Ａは、本発明の変形例４に係る待機状態について説明する図である。 図１１Ｂは、本発明の変形例４に係る異物検知状態及び充電状態について説明する図である。 図１２は、本発明の変形例４に係る非接触給電システムの一動作例を説明するフローチャートである。 図１３は、本発明の変形例４に係る非接触給電システムの一動作例を説明するフローチャートである。 図１４Ａは、本発明の変形例５に係る待機状態について説明する図である。 図１４Ｂは、本発明の変形例５に係る異物検知状態及び充電状態について説明する図である。 図１５は、本発明の実施形態に係る非接触給電システムの一動作例を説明するフローチャートである。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
（非接触給電システムの構成）
　図１及び図２を参照して、非接触給電システムの構成を説明する。図１に示すように、非接触給電システムは、地上側ユニットである給電装置１００と、車両側ユニットである受電装置２００を備えている。非接触給電システムは、給電スタンド等に配置された給電装置１００から電気自動車、ハイブリッド車等の車両１０に搭載された受電装置２００に非接触で電力を供給し、車両１０に搭載されたバッテリ２７を充電する。
　給電装置１００は、給電スタンド近傍の駐車スペースに配置された送電装置３００を備えている。送電装置３００は、送電コイル４２と、地上固定部１５と、昇降機構１７と、駆動制御部１８と、距離センサ２０と、を備えている。受電装置２００は、車両１０の底面に設けられた受電コイル２２を備えている。受電コイル２２は、車両１０が駐車スペースの所定位置（給電可能位置）に停車したときに送電コイル４２に対向するように配置されている。また、受電コイル２２は、車両１０の床下の揺動構造を介して揺動可能に設けられてもよい。なお、送電装置３００及び受電装置２００は、共振コンデンサを含んでもよい。
　送電コイル４２は、リッツ線からなる一次コイルによって構成され、受電コイル２２に電力を送電する。また、受電コイル２２は、同じくリッツ線からなる二次コイルによって構成され、送電コイル４２から電力を受電する。両コイル間における電磁誘導作用により、送電コイル４２から受電コイル２２へ非接触で電力を供給することが可能となる。なお、非接触給電の方式は、電磁誘導式に限定されず、磁界共振式などでもよい。
　地上固定部１５は、地上に固定される装置である。送電コイル４２は、地上固定部１５に対して上昇及び下降する。換言すれば、送電コイル４２は、地上に対して上昇及び下降する。
　駆動制御部１８は、制御部１４から信号を受信し、受信した信号に基づいてアクチュエータ４４（図３Ａ～図３Ｃ参照）を制御する。駆動制御部１８及びアクチュエータ４４の詳細は、後述する。
　昇降機構１７は、アクチュエータ４４の動力を用いて、送電コイル４２を垂直方向に上昇させたり、下降させたり、停止させたりする。
　距離センサ２０は、送電コイル４２と受電コイル２２との間の距離を計測する。また、距離センサ２０は、計測した距離を制御部１４に送信する。制御部１４は、距離センサ２０から取得した距離に基づいて、駆動制御部１８を制御する。なお、受電コイル２２が、送電コイル４２と同様に、垂直方向に移動してもよい。
　給電装置１００は、電力制御部１１と、無線通信部１３と、制御部１４と、を備えている。
　電力制御部１１は、交流電源１１０から送電される交流電力を高周波の交流電力に変換して送電コイル４２に送電するための回路である。電力制御部１１は、整流部１１１と、ＰＦＣ回路１１２と、ＤＣ電源１１４と、インバータ１１３とを備えている。
　整流部１１１は、交流電源１１０に電気的に接続され、交流電源１１０から出力される交流電力を整流する回路である。ＰＦＣ回路１１２は、整流部１１１から出力される波形を整形することで力率を改善するための回路（Ｐｏｗｅｒ　Ｆａｃｔｏｒ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）であり、整流部１１１とインバータ１１３との間に接続されている。
　インバータ１１３は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子で構成されたＰＷＭ制御回路を備え、スイッチング制御信号に基づいて直流電力を交流電力に変換して送電コイル４２に電力を供給する。ＤＣ電源１１４は、送電コイル４２を微弱励磁する際の直流電圧を出力する。
　無線通信部１３は、車両１０に設けられた無線通信部２３とｗｉｆｉ通信を行う。
　制御部１４は、給電装置１００全体を制御するコントローラであり、インバータ制御部１４１と、ＰＦＣ制御部１４２と、シーケンス制御部１４３とを備えている。制御部１４は、車両１０が駐車スペースに駐車するときに、駐車位置の判定処理を実行する。この際、ＰＦＣ制御部１４２は励磁電力指令を生成し、インバータ制御部１４１は励磁電力の周波数指令、デューティーなどを生成してインバータ１１３を制御する。これにより、制御部１４は、駐車位置を判定するための電力を送電コイル４２から受電コイル２２へ送電する。制御部１４は、駐車位置の判定処理を実施する際、送電コイル４２を微弱励磁、または弱励磁することにより駐車位置判定用の電力を送電する。また、シーケンス制御部１４３は、無線通信部１３を介して受電装置２００とシーケンス情報をやり取りする。なお、微弱励磁、または弱励磁は、いずれも、通常の充電時よりも弱い励磁であり、周囲に影響を及ぼさない程度に弱い励磁である。また、制御部１４及び駆動制御部１８は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、及び入出力部を備える汎用のマイクロコンピュータである。
　受電装置２００は、受電コイル２２と、無線通信部２３と、充電制御部２４と、整流部２５と、リレースイッチ２６と、バッテリ２７と、インバータ２８と、モータ２９と、通知部３０とを備えている。
　無線通信部２３は、給電装置１００に設けられた無線通信部１３と双方向の通信を行う。
　充電制御部２４は、バッテリ２７の充電を制御するためのコントローラである。充電制御部２４は、車両１０が駐車スペースに駐車するときに、駐車位置の判定処理を実行する。この際、充電制御部２４は、受電コイル２２で受電される電力を監視する。そして、充電制御部２４は、送電コイル４２が励磁されたときに受電コイル２２が受電した電圧に基づいて受電コイル２２の位置を検知する。また、充電制御部２４は、無線通信部２３、通知部３０、リレースイッチ２６等を制御しており、充電を開始する旨の信号を、無線通信部２３を介して給電装置１００の制御部１４に送信する。
　整流部２５は、受電コイル２２に接続され、受電コイル２２が受電した交流電力を直流に整流して、バッテリ２７、またはインバータ２８に電力を出力する（図２を参照）。
　リレースイッチ２６は、充電制御部２４の制御によってオンオフが切り換えられる。また、リレースイッチ２６がオフの場合、バッテリ２７と整流部２５とが電気的に切り離される（図２を参照）。バッテリ２７は、複数の二次電池を接続して構成され、車両１０の電力源となる。
　インバータ２８は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子で構成されたＰＷＭ制御回路を備え、スイッチング制御信号に基づいてバッテリ２７から出力される直流電力を交流電力に変換してモータ２９に供給する。
　モータ２９は、例えば三相の交流電動機によって構成され、車両１０を駆動するための駆動源となる。
　通知部３０は、警告ランプ、ナビゲーション装置のディスプレイまたはスピーカ等によって構成され、充電制御部２４の制御に基づいて、ユーザに対して光、画像または音声等を出力する。
　次に、図３Ａ～図３Ｃを参照して、送電装置３００の詳細、及び送電コイル４２の上昇及び下降について説明する。
　図３Ａに示すように、送電コイル４２の軸方向上側に異物検知コイル４１が配置される。異物検知コイル４１とは、送電装置３００の表面（カバー４３の表面）の磁束密度の変化を検知し異物（例えば、金属異物）を検知するためのコイルである。本実施形態において、送電コイル４２の軸方向とは垂直方向（上下方向）をいう。また、ここでいう磁束密度とは、送電コイル４２が弱励磁されたときに発生する磁束密度である。
　また、図３Ａに示すように、送電コイル４２の軸方向下側にはフェライトコア４０が配置される。フェライトコア４０の下側にはコイル固定部４６が配置される。なお、図示は省略するが、フェライトコア４０とコイル固定部４６との間に非磁性体の金属板が配置されてもよい。送電コイル４２及び異物検知コイル４１は、コイル固定部４６に固定されている。このため、昇降機構１７が、コイル固定部４６を上昇させたり、下降させたりすることにより、昇降機構１７は送電コイル４２と異物検知コイル４１との間隔（距離）を保って、地上に対して送電コイル４２及び異物検知コイル４１を上昇及び下降させる。換言すれば、コイル固定部４６と連動して送電コイル４２及び異物検知コイル４１は、同時に上昇したり下降したりする。
　昇降機構１７は、送電コイル４２の軸方向下側に配置される。昇降機構１７は、図３Ｃに示すように、２つのアーム４５と、アクチュエータ４４と、駆動制御部１８と、ベローズ５０と、を備える。
　ベローズ５０は、ゴム、樹脂、金属などから構成される。ベローズ５０は、地上固定部１５とカバー４３との間に、水、異物などが侵入することを防止する。駆動制御部１８は、制御部１４から信号を受信し、受信した信号に基づいてアクチュエータ４４を制御する。アクチュエータ４４の駆動により、アーム４５は駆動する。アーム４５の駆動により、送電コイル４２及び異物検知コイル４１は、送電コイル４２と異物検知コイル４１との間隔を保って上昇したり下降したりする。なお、アクチュエータ４４には、電動モータ、油圧、空圧などが用いられる。
　カバー４３は、少なくとも送電コイル４２の軸方向上面を覆う。図３Ａにおいて、カバー４３は、送電コイル４２の側面、及び軸方向上面を覆う。また、カバー４３は、異物検知コイル４１の側面、及び上面を覆う。なお、カバー４３は、例えば、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂で形成される。
　図３Ａに示す待機状態において、送電コイル４２は、昇降機構１７によって下降され、地上に接近している。また、待機状態において、軸方向における送電コイル４２とカバー４３との間、より詳しくは、軸方向における異物検知コイル４１とカバー４３との間に空気層６０が形成される。本実施形態において、待機状態とは、充電の前、かつ異物検知の前の状態をいう。
　図３Ａに示す待機状態において、軸方向における送電コイル４２とカバー４３との間に空気層６０が形成されるため、日射によってカバー４３の温度が高くなったとしても、カバー４３の熱は送電コイル４２に伝わりにくくなる。一方、軸方向における送電コイル４２とカバー４３との間に空気層６０が形成されない場合、換言すれば、送電コイル４２とカバー４３とが軸方向に接近している場合、カバー４３の熱は送電コイル４２に伝わりやすい。一般に送電コイル４２の温度は、充電中に高くなる。このため、送電コイル４２の温度が、他の部品を保護するための温度を超えた場合、充電は停止する。送電コイル４２とカバー４３とが軸方向に接近している場合、充電の前から、送電コイル４２の温度が高くなる。この場合、充電中にはさらに送電コイル４２の温度が高くなるため、充電停止の可能性が高くなる。そこで、本実施形態では、図３Ａに示す待機状態、つまり異物を検知する前の状態において、軸方向における送電コイル４２とカバー４３との間に空気層６０が形成される。より詳しくは、異物検知コイル４１とカバー４３との間に空気層６０が形成される。空気層６０は、日射によってカバー４３の温度が高くなったとしても、カバー４３の熱が送電コイル４２に伝わることを制限しうる。これにより、充電停止の可能性は低減する。
　非接触給電において、充電の前に異物検知が行われる。異物検知時には充電時に用いられる励磁よりも弱い弱励磁が用いられる。カバー４３に上面に金属異物が存在する場合、充電時に用いられる励磁で送電コイル４２が励磁されると、金属異物の発熱によりカバー４３が変形するなどの可能性があるからである。このように異物検知時には弱励磁が用いられるため、異物検知コイル４１が異物を検知するとき、異物検知コイル４１と異物との距離が近いほうが、異物の検知精度は向上する。換言すれば、異物検知コイル４１とカバー４３との距離が近いほうが、異物の検知精度は向上する。図３Ａに示す待機状態では、異物検知コイル４１は、カバー４３から軸方向に所定距離離れて配置されている。そこで、図３Ｂに示す異物検知状態において、昇降機構１７は、コイル固定部４６を上昇させ、コイル固定部４６とカバー４３との距離を最小にする。すなわち、異物検知コイル４１が異物を検知する際に、昇降機構１７は、異物検知コイル４１とカバー４３との間の距離が図３Ａに示す所定距離より短くなるように異物検知コイル４１を上昇させる。これにより、異物検知コイル４１とカバー４３との距離は最小となり、異物の検知精度は向上する。
　昇降機構１７が異物検知コイル４１を上昇させるとき、上述したように昇降機構１７は、送電コイル４２と異物検知コイル４１との間隔を保って、送電コイル４２及び異物検知コイル４１を上昇させる。送電コイル４２と異物検知コイル４１との間隔を保つ理由について説明する。上述したように、異物検知コイル４１は、カバー４３の表面の磁束密度の変化を検知し異物を検知する。カバー４３の表面の磁束密度の変化を検知する方法として、例えば、予め設定された磁束密度との比較が用いられる。一例として示す方法は、異物が存在しない場合における送電コイル４２が弱励磁されたときに発生する磁束密度を予め設定し、異物検知時における磁束密度と予め設定された磁束密度とを比較する。異物検知コイル４１が磁束密度の変化を検知したとき、異物が存在すると判定される。ここで、予め設定される磁束密度は、送電コイル４２と異物検知コイル４１との間隔が所定値に固定された状態で検出される。すなわち、送電コイル４２と異物検知コイル４１との間隔が変化すると、異物の有無に関係なく異物検知コイル４１が検知する磁束密度は変化する場合があり、異物検知精度が低下するおそれがある。そこで本実施形態において、昇降機構１７は、異物検知コイル４１とカバー４３との距離を最小にする際に、送電コイル４２と異物検知コイル４１との間隔を保って、送電コイル４２及び異物検知コイル４１を上昇させる。これにより、異物検知コイル４１とカバー４３との距離は最小となり、かつ、送電コイル４２と異物検知コイル４１との間隔は変化しないため、異物の検知精度は向上する。
　なお、本実施形態において、異物検知状態は、送電コイル４２と受電コイル２２とのペアリングが完了し、充電を行う直前に異物を検知する状態をいう。ただし、異物検知状態は、これに限定されない。異物検知状態は、送電コイル４２と受電コイル２２との位置合わせが完了し、異物を検知する状態であってもよい。なお、図３Ａに示す待機状態におけるカバー４３の地上に対する高さと、図３Ｂに示す異物検知状態におけるカバー４３の地上に対する高さは、同じである。すなわち、図３Ｂに示す異物検知状態において、昇降機構１７は、コイル固定部４６を上昇させるが、カバー４３を上昇させない。
　図３Ｃに示す充電状態において、昇降機構１７は、図３Ｂに示す異物検知状態と比較して、コイル固定部４６をさらに上昇させる。これにより、カバー４３は、送電コイル４２及び異物検知コイル４１を介してコイル固定部４６に接触しながら上昇する。つまり、カバー４３は、コイル固定部４６の上昇と連像して上昇する。図３Ｃに示す充電状態において、昇降機構１７は、送電コイル４２とカバー４３を同時に上昇させる。送電コイル４２の上昇により、送電コイル４２と受電コイル２２と距離は短くなり、電力伝送効率が向上する。なお、本実施形態において、充電状態とは、充電可能な状態、または充電が行われている状態をいう。
　次に、図４及び図５を参照して、軸方向における送電コイル４２とカバー４３との間の距離の設定方法を説明する。なお、図４及び図５に示す方法は、一例であり、これに限定されない。
　図４に示すように、所定の日射量において、軸方向における送電コイル４２とカバー４３との間の距離が長いほど、カバー４３の熱は送電コイル４２に伝わりにくくなり、送電コイル４２の温度は低くなる。
　また、図４に示すように、軸方向における送電コイル４２とカバー４３との間の距離が長いほど、送電コイル４２と受電コイル２２との位置合わせにおける受電コイル２２が受電する電圧は小さくなる。位置合わせを行うためには、受電コイル２２が受電する電圧は、電圧Ｖ１以上であればよい。
　図５に示すように、送電コイル４２が日射の影響を受けた場合、つまり、カバー４３の熱が送電コイル４２に伝わった場合、送電コイル４２の温度は充電中に、部品を保護するための温度Ｔを超える可能性がある。そこで、図５に示すように、送電コイル４２が日射の影響を受けない場合において、温度Ｔを超えない温度差ΔＴが設定される。つまり、待機状態（図３Ａ参照）において、送電コイル４２の温度が温度差ΔＴの下限値以下であれば、送電コイル４２の温度は充電中に、温度Ｔを超えない。以上より、軸方向における送電コイル４２とカバー４３との間の距離は、距離Ｌの間で設定される。
　次に、図６及び図７のフローチャートを参照して、非接触給電システムの一動作例を説明する。
　ステップＳ１０１において、充電制御部２４は、ユーザが充電開始操作を行ったか否かを判断する。充電開始操作とは、例えば、車両１０の車室内に設けられた充電開始スイッチをユーザが操作することである。ユーザが充電開始操作を行った場合（ステップＳ１０１でＹｅｓ）、処理はステップＳ１０３に進み、ユーザは、駐車を開始する。一方、ユーザが充電開始操作を行っていない場合（ステップＳ１０１でＮｏ）、処理は待機する。
　処理はステップＳ１０５に進み、充電制御部２４は、無線通信部２３を介して制御部１４とｗｉｆｉ通信を開始する。充電制御部２４は、車両１０が駐車スペースに接近した際に、弱励磁要求信号を制御部１４に送信する。なお、通信方式は、ｗｉｆｉに限定されず、他の方式でもよい。
　処理はステップＳ１０７に進み、制御部１４は、受電コイル２２の位置を検知する。制御部１４は、ステップＳ１０５で受信した弱励磁要求信号に基づいて、送電コイル４２に弱励磁の電力を供給して、送電コイル４２を弱励磁する。充電制御部２４は、受電コイル２２が受電した電力を検出し、受電電力が所定値以上の場合に、受電コイル２２は充電可能範囲内に存在すると判断する。
　受電コイル２２が充電可能範囲内に存在する場合（ステップＳ１０９でＹｅｓ）、処理は、ステップＳ１１１に進み、制御部１４は、送電コイル４２と、受電コイル２２とのペアリングを行う。ペアリングとは、受電コイル２２と、受電コイル２２に対して非接触で電力を供給する送電コイル４２との組み合わせを認証することである。なお、受電コイル２２が充電可能範囲内に存在しない場合（ステップＳ１０９でＮｏ）、処理は、ステップＳ１０３に戻る。制御部１４が、送電コイル４２と受電コイル２２とのペアリングを行うことができた場合（ステップＳ１１１でＹｅｓ）、処理はステップＳ１１４に進み、昇降機構１７は、コイル固定部４６を上昇させる。これにより、状態は、待機状態から異物検知状態に変わる。なお、ステップＳ１０１～Ｓ１１３までは、待機状態であり、軸方向における送電コイル４２とカバー４３との間に空気層６０が形成される。ペアリングが不可の場合（ステップＳ１１１でＮｏ）、処理はステップＳ１１３に進み、ユーザは再度駐車を行う。
　処理はステップＳ１１５に進み、制御部１４は、異物検知コイル４１を起動させる。異物検知コイル４１は、カバー４３の上面に異物があるか否かを検知する。カバー４３の上面に異物がある場合（ステップＳ１１６でＹｅｓ）、処理はステップＳ１１７に進み、通知部３０は、カバー４３の上面に異物があることをユーザに通知する。ステップＳ１１８において、ユーザが異物を取り除いた場合、処理はステップＳ１１６に戻る。
　カバー４３の上面に異物がない場合（ステップＳ１１６でＮｏ）、処理はステップＳ１１９に進み、通知部３０は、充電が可能であることをユーザに通知する。ユーザが、イグニッションをオフした場合（ステップＳ１２１でＹｅｓ）、処理はステップＳ１２３に進む。ユーザが、イグニッションをオフしていない場合（ステップＳ１２１でＮｏ）、処理は待機する。なお、本実施形態におけるイグニッションのオフとは、車両１０の停止、車両１０の電源システムの停止を含む。イグニッションのオフは、車両１０の車室内に設けられたイグニッションスイッチをオフすることによって実現されてもよく、車両１０の車室内に設けられた電源システムスイッチをオフすることによって実現されてもよい。
　ステップＳ１２３において、昇降機構１７は、コイル固定部４６をさらに上昇させ、送電コイル４２と受電コイル２２と位置を調整する（ステップＳ１２５）。これにより、状態は、異物検知状態から充電状態に変わる。ステップＳ１２７において、異物検知コイル４１は、再度カバー４３の上面に異物があるか否かを検知する。カバー４３の上面に異物がある場合（ステップＳ１２７でＹｅｓ）、処理はステップＳ１２９に進み、通知部３０は、カバー４３の上面に異物があることをユーザに通知する。処理はステップＳ１３１に進み、昇降機構１７は、コイル固定部４６を下降させる。ステップＳ１３３において、ユーザが異物を取り除いた場合、処理はステップＳ１２３に戻る。
　カバー４３の上面に異物がない場合（ステップＳ１２７でＮｏ）、制御部１４は、充電を開始する。処理は、ステップＳ１３７に進み、異物検知コイル４１は、充電中にカバー４３の上面に異物があるか否かを検知する。カバー４３の上面に異物がある場合（ステップＳ１３７でＹｅｓ）、処理はステップＳ１４５に進み、制御部１４は、充電を中止する。カバー４３の上面に異物がない場合（ステップＳ１３７でＮｏ）、処理はステップＳ１３９に進み、充電は完了する。処理はステップＳ１４１に進み、昇降機構１７は、コイル固定部４６を下降させる。処理はステップＳ１４３に進み、通知部３０は、充電が完了したことをユーザに通知する。
　以上説明したように、本実施形態に係る非接触給電システムによれば、以下の作用効果が得られる。
　異物検知コイル４１が異物を検知する前、異物検知コイル４１は、カバー４３から軸方向に所定距離離れて配置される。つまり、異物検知コイル４１が異物を検知する前、異物検知コイル４１とカバー４３との間に空気層６０が形成される。これにより、日射によってカバー４３の温度が高くなったとしても、カバー４３の熱が送電コイル４２に伝わることは制限されうる。これにより、充電停止の可能性は低減する。
　また、異物検知コイル４１が異物を検知する際に、昇降機構１７は、異物検知コイル４１とカバー４３との間の距離が所定距離より短くなるように異物検知コイル４１を上昇させる。これにより、異物検知コイル４１とカバー４３との距離は短くなり、異物の検知精度は向上する。このとき、昇降機構１７は、送電コイル４２と異物検知コイル４１との間隔を保って、送電コイル４２及び異物検知コイル４１を上昇させる。これにより、送電コイル４２と異物検知コイル４１との間隔は変化しないため、異物の検知精度はさらに向上する。
（変形例１）
　図３Ａ～３Ｃにおいて、一つの昇降機構１７が送電コイル４２を上昇させたり下降させたりしたが、昇降機構は一つに限定されない。例えば、図８Ａに示すように、送電装置３００は、昇降機構１７の他に、昇降機構１９を備えてもよい。昇降機構１９は、図８Ａに示すように、２つのアーム４７と、アクチュエータ４８と、ベローズ５１と、を備える。アーム４７、アクチュエータ４８、及びベローズ５１については、昇降機構１７が備えるアーム４５、アクチュエータ４４、及びベローズ５０と同様であるため、説明を省略する。
　図８Ａに示す待機状態において、昇降機構１７はコイル固定部４６を下降させ、コイル固定部４６と地上固定部１５との距離を最小にする。また、図８Ａに示す待機状態において、昇降機構１９はカバー４３を上昇させ、軸方向における送電コイル４２とカバー４３との間に空気層６０を形成する。これにより、日射によってカバー４３の温度が高くなったとしても、カバー４３の熱が送電コイル４２に伝わることは制限されうる。
　図８Ｂに示す異物検知状態において、昇降機構１７は、カバー４３の地上に対する高さが図８Ａに示す待機状態の高さと変わらないようにコイル固定部４６を上昇させる。これにより、カバー４３の高さは変わらず、コイル固定部４６とカバー４３との距離は最小となる。これにより、異物検知コイル４１とカバー４３との距離も最小となり、異物の検知精度は向上する。
　図８Ｃに示す充電状態において、昇降機構１７は、図８Ｂに示す異物検知状態と比較して、コイル固定部４６をさらに上昇させる。これにより、送電コイル４２と受電コイル２２と距離は短くなり、電力伝送効率が向上する。
　なお、カバー４３が受ける日射量に応じて、異物検知状態を待機状態に変えてもよい。日時、天候などによってカバー４３が受ける日射量は変化する。カバー４３が受ける日射量が少ない場合、カバー４３の温度は高くならない。よって、カバー４３の熱が送電コイル４２に与える影響も少ない。したがって、カバー４３が受ける日射量が少ない場合、日射量が多い場合と比較して、空気層６０は小さくてもよい。また、カバー４３が受ける日射量がゼロに近い場合、空気層６０はなくてもよい。よって、カバー４３が受ける日射量が少ない場合、図８Ｂに示す異物検知状態を待機状態に変えてもよい。つまり、図８Ｂに示す異物検知状態が待機状態であってもよい。これにより、待機状態が異物検知状態に遷移する時間がなくなり、充電に要する時間が短縮される。
　カバー４３が受ける日射量について、図８Ａに示す日射量センサ２１が取得すればよい。日射量が多くなるにつれて、昇降機構１７は、送電コイル４２とカバー４３との間の軸方向の距離を長くする。このとき、昇降機構１７は、送電コイル４２とカバー４３との間の軸方向の距離を日射量に応じて、段階的に長くしてもよく、線形的に長くしてもよい。すなわち、昇降機構１７は、日射量センサ２１によって取得された日射量が多い場合は、日射量が少ない場合に比べて、送電コイル４２とカバー４３との間の軸方向の距離が長くなるように送電コイル４２を下降させればよい。これにより、日射によってカバー４３の温度が高くなったとしても、カバー４３の熱が送電コイル４２に伝わることは防止されうる。なお、日射の影響を判断する方法は、日射量センサ２１に限定されない。温度センサが取得した温度に基づいて日射の影響が判断されてもよい。また、季節情報、送電装置３００が設置される場所の情報などに基づいて、日射の影響が判断されてもよい。なお、図３Ａ～３Ｃに示す例において、日射量センサ２１が設置されてもよい。
（変形例２）
　また、図９Ａに示すように、送電装置３００は、昇降機構１７の他に、昇降機構３３を備えてもよい。昇降機構３３は２つのアーム４９を備える。図９Ａに示す待機状態において、昇降機構１７はコイル固定部４６を下降させ、コイル固定部４６と地上固定部１５との距離を最小にする。また、図９Ａに示す待機状態において、昇降機構３３はカバー４３を上昇させ、軸方向における送電コイル４２とカバー４３との間に空気層６０を形成する。これにより、日射によってカバー４３の温度が高くなったとしても、カバー４３の熱が送電コイル４２に伝わることは制限されうる。
　図９Ｂに示す異物検知状態において、昇降機構１７は、カバー４３の地上に対する高さが図９Ａに示す待機状態の高さと変わらないようにコイル固定部４６を上昇させる。これにより、カバー４３の高さは変わらず、コイル固定部４６とカバー４３との距離は最小となる。これにより、異物検知コイル４１とカバー４３との距離も最小となり、異物の検知精度は向上する。
　図９Ｃに示す充電状態において、昇降機構１７は、図９Ｂに示す異物検知状態と比較して、コイル固定部４６をさらに上昇させる。これにより、送電コイル４２と受電コイル２２と距離は短くなり、電力伝送効率が向上する。
（変形例３）
　また、図１０Ａに示すように、送電装置３００は、昇降機構１７の代わりに、昇降機構１９及び昇降機構３３を備えてもよい。図１０Ａに示す待機状態において、昇降機構１９はコイル固定部４６を下降させ、コイル固定部４６と地上固定部１５との距離を最小にする。また、図１０Ａに示す待機状態において、昇降機構３３はカバー４３を上昇させ、軸方向における送電コイル４２とカバー４３との間に空気層６０を形成する。これにより、日射によってカバー４３の温度が高くなったとしても、カバー４３の熱が送電コイル４２に伝わることは制限されうる。
　図１０Ｂに示す異物検知状態において、昇降機構１９は、カバー４３の地上に対する高さが図１０Ａに示す待機状態の高さと変わらないようにコイル固定部４６を上昇させる。これにより、カバー４３の高さは変わらず、コイル固定部４６とカバー４３との距離は最小となる。これにより、異物検知コイル４１とカバー４３との距離も最小となり、異物の検知精度は向上する。
　図１０Ｃに示す充電状態において、昇降機構３３は、図１０Ｂに示す異物検知状態と比較して、カバー４３をさらに上昇させる。また、昇降機構１９は、コイル固定部４６とカバー４３との距離が最小となるように動作する。これにより、送電コイル４２と受電コイル２２と距離は短くなり、電力伝送効率が向上する。
（変形例４）
　上記の実施形態では、充電状態におけるカバー４３の高さは、異物検知状態及び待機状態におけるカバー４３の高さより高いと説明したが、これに限定されない。充電状態、異物検知状態、及び待機状態におけるカバー４３の高さは同じでもよい。この点について、図１１Ａ及び図１１Ｂを用いて説明する。
　図１１Ａに示す待機状態において、昇降機構１７はコイル固定部４６を下降させて空気層６０を形成する。これにより、日射によってカバー４３の温度が高くなったとしても、カバー４３の熱が送電コイル４２に伝わることは制限されうる。図１１Ｂに示す異物検知状態、及び充電状態において、昇降機構１７は、カバー４３の地上に対する高さが図１１Ａに示す待機状態の高さと変わらないようにコイル固定部４６を上昇させる。これにより、カバー４３の高さは変わらず、コイル固定部４６とカバー４３との距離は最小となる。これにより、異物検知コイル４１とカバー４３との距離も最小となり、異物の検知精度は向上する。また、送電コイル４２と受電コイル２２と距離も短くなり、電力伝送効率が向上する。
　次に、図１２及び図１３のフローチャートを参照して、変形例４に係る非接触給電システムの一動作例を説明する。なお、図１２におけるステップＳ２０１～Ｓ２２１は、図６におけるステップＳ１０１～Ｓ１２１と同様である。また、図１３におけるステップＳ２３５～Ｓ２４５は、図７におけるステップＳ１３５～Ｓ１４５と同様である。つまり、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、充電状態、異物検知状態、及び待機状態におけるカバー４３の高さが同じ場合、図７におけるステップＳ１２３～Ｓ１３３の処理が不要となり、充電に要する時間が短縮される。
（変形例５）
　また、図１４Ａに示すように、送電装置３００は、昇降機構１７の代わりに、昇降機構１９を用いてコイル固定部４６を上昇させたり下降させたりしてもよい。図１４Ａに示す待機状態において、昇降機構１９はコイル固定部４６を下降させ、コイル固定部４６と地上固定部１５との距離を最小にする。これにより、軸方向における送電コイル４２とカバー４３との間に空気層６０が形成される。これにより、日射によってカバー４３の温度が高くなったとしても、カバー４３の熱が送電コイル４２に伝わることは制限されうる。
　図１４Ｂに示す異物検知状態、及び充電状態において、昇降機構１９は、カバー４３の地上に対する高さが図１４Ａに示す待機状態の高さと変わらないようにコイル固定部４６を上昇させる。これにより、カバー４３の高さは変わらず、コイル固定部４６とカバー４３との距離は最小となる。これにより、異物検知コイル４１とカバー４３との距離も最小となり、異物の検知精度は向上する。また、送電コイル４２と受電コイル２２と距離も短くなり、電力伝送効率が向上する。
　上述の実施形態に記載される各機能は、１または複数の処理回路により実装され得る。処理回路は、電気回路を含む処理装置等のプログラムされた処理装置を含む。処理回路は、また、記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、回路部品等の装置を含む。
　上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
　例えば、図６に示すフローチャートでは、ユーザが充電開始操作を行った場合に、一連の制御が開始するが、これに限定されない。図１５に示すように、イグニッションがオフされた後に、ユーザが充電開始操作を行ったか否か判断されてもよい。ユーザは、充電するために駐車する場合がある。また、ユーザは、充電する予定はなかったが、駐車した後に、充電が少ないことに気が付き、充電を行う場合もある。図６または図１５に示す処理は、様々なシーンにおいてユーザの利便性に寄与しうる。
１４　制御部
１５　地上固定部
１７、１９、３３　昇降機構
１８　駆動制御部
２０　距離センサ
２１　日射量センサ
２２　受電コイル
４０　フェライトコア
４１　異物検知コイル
４２　送電コイル
４３　カバー
４４、４８　アクチュエータ
４５、４７、４９　アーム
４６　コイル固定部
５０、５１　ベローズ
６０　空気層
１００　給電装置
２００　受電装置
３００　送電装置

Claims (4)

  1. 　地上に設けられた送電装置であって、
    　車両に設けられた受電コイルへ非接触で電力を供給する送電コイルと、
    　少なくとも前記送電コイルの軸方向上面を覆うカバーと、
    　前記送電コイルと前記カバーとの間に配置される異物検知コイルと、
    　前記送電コイルと前記異物検知コイルとの間隔を保って、前記地上に対して前記送電コイル及び前記異物検知コイルを上昇及び下降させる昇降機構と、を備え、
    　前記異物検知コイルは、異物を検知する前は、前記カバーから前記軸方向に所定距離離れて配置され、
    　前記異物検知コイルが前記異物を検知する際に、前記昇降機構は、前記異物検知コイルと前記カバーとの間の距離が前記所定距離より短くなるように前記異物検知コイルを上昇させることを特徴とする送電装置。
  2. 　地上に設けられた送電装置の制御方法であって、
    　前記送電装置は、
    　車両に設けられた受電コイルへ非接触で電力を供給する送電コイルと、
    　少なくとも前記送電コイルの軸方向上面を覆うカバーと、
    　前記送電コイルと前記カバーとの間に配置される異物検知コイルと、
    　前記送電コイルと前記異物検知コイルとの間隔を保って、前記地上に対して前記送電コイル及び前記異物検知コイルを上昇及び下降させる昇降機構と、を備え、
    　異物を検知する前は、前記異物検知コイルを前記カバーから前記軸方向に所定距離離れて配置し、
    　前記異物検知コイルが前記異物を検知する際に、前記異物検知コイルと前記カバーとの間の距離が前記所定距離より短くなるように前記異物検知コイルを上昇させることを特徴とする送電装置の制御方法。
  3. 　地上に設けられた送電装置であって、
    　車両に設けられた受電コイルへ非接触で電力を供給する送電コイルと、
    　少なくとも前記送電コイルの軸方向上面を覆うカバーと、
    　前記地上に対して前記送電コイルを上昇及び下降させる昇降機構と、
    　前記カバーが受ける日射量を取得するセンサと、を備え、
    　前記昇降機構は、前記センサによって取得された日射量が多い場合は、前記日射量が少ない場合に比べて、前記送電コイルと前記カバーとの間の前記軸方向における距離が長くなるように前記送電コイルを下降させることを特徴とする送電装置。
  4. 　地上に設けられた送電装置の制御方法であって、
    　前記送電装置は、
    　車両に設けられた受電コイルへ非接触で電力を供給する送電コイルと、
    　少なくとも前記送電コイルの軸方向上面を覆うカバーと、
    　前記地上に対して前記送電コイルを上昇及び下降させる昇降機構と、を備え、
    　前記カバーが受ける日射量が多い場合は、前記日射量が少ない場合に比べて、前記送電コイルと前記カバーとの間の前記軸方向における距離が長くなるように前記送電コイルを下降させることを特徴とする送電装置の制御方法。
PCT/JP2018/020367 2018-05-28 2018-05-28 送電装置、及び送電装置の制御方法 WO2019229808A1 (ja)

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