(57)【要約】【課題】送電コイルと受電コイルとの相対位置の検出において、位置の検出精度を向上させることができるワイヤレス電力伝送システムの位置検知システムを提供する。【解決手段】ワイヤレス送電装置の送電コイルからワイヤレス受電装置の受電コイルに電力をワイヤレスで伝送するワイヤレス電力伝送システムの位置検知システムであって、前記ワイヤレス送電装置と前記ワイヤレス受電装置との一方に、電波を発信する少なくとも一つの送信アンテナを備え、前記ワイヤレス送電装置と前記ワイヤレス受電装置との他方に、前記電波を受信する複数の受信アンテナを異なる位置に備え、前記受信アンテナによって受信される前記電波の強度を検知する電波検知部と、前記複数の前記受信アンテナのそれぞれについて前記電波検知部によって検知された前記強度に基づいて、前記送電コイルと前記受電コイルとの相対位置を検知する位置検知部と、を備える。【選択図】図１
2020198689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス送電装置の送電コイルからワイヤレス受電装置の受電コイルに電力をワイヤレスで伝送するワイヤレス電力伝送システムの位置検知システムであって、
前記ワイヤレス送電装置と前記ワイヤレス受電装置との一方に、電波を発信する少なくとも一つの送信アンテナを備え、
前記ワイヤレス送電装置と前記ワイヤレス受電装置との他方に、前記電波を受信する複数の受信アンテナを異なる位置に備え、
前記受信アンテナによって受信される前記電波の強度を検知する電波検知部と、
前記複数の前記受信アンテナのそれぞれについて前記電波検知部によって検知された前記強度に基づいて、前記送電コイルと前記受電コイルとの相対位置を検知する位置検知部と、を備え、
前記ワイヤレス送電装置の前記送電コイルと前記ワイヤレス受電装置の前記受電コイルとのうちで前記受信アンテナが備えられる一方のコイルの面に対して垂直な方向に、前記複数の前記受信アンテナを前記一方のコイルの面と平行な面に射影して見た場合に、前記少なくとも一つの前記受信アンテナは、前記一方のコイルの面と平行な面内において、他の前記受信アンテナの軸方向とは異なる軸方向で配置されている、
ワイヤレス電力伝送システムの位置検知システム。
【請求項２】
前記複数の前記受信アンテナは、前記コイルの面の中心を囲む領域に所定の間隔で配置されている、
請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システムの位置検知システム。
【請求項３】
前記複数の前記受信アンテナのうち、前記所定の間隔で隣り合う前記受信アンテナ同士は、それぞれの軸方向が異なるように設置されている、
請求項２に記載のワイヤレス電力伝送システムの位置検知システム。
【請求項４】
複数の前記送信アンテナを備え、
前記複数の前記送信アンテナを時分割多重方式で切り替えて前記電波を発信する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のワイヤレス電力伝送システムの位置検知システム。
【請求項５】
複数の前記送信アンテナを備え、
周波数多重方式で前記複数の前記送信アンテナによって前記電波を発信する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のワイヤレス電力伝送システムの位置検知システム。
【請求項６】
複数の前記送信アンテナを備え、
符号多重方式で前記複数の前記送信アンテナによって前記電波を発信する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のワイヤレス電力伝送システムの位置検知システム。
【請求項７】
複数の前記送信アンテナを備え、
前記ワイヤレス電力伝送システムで発生する要求に基づいて前記複数の前記送信アンテナを切り替えて前記電波を発信する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のワイヤレス電力伝送システムの位置検知システム。
【請求項８】
互いの相対位置が変更可能な第１物体と第２物体との相対位置を検出する位置検知システムであって、
前記第１物体と前記第２物体との一方に、電波を発信する少なくとも一つの送信アンテナを備え、
前記第１物体と前記第２物体との他方に、前記電波を受信する複数の受信アンテナを異なる位置に備え、
前記受信アンテナによって受信される前記電波の強度を検知する電波検知部と、
前記複数の前記受信アンテナのそれぞれについて前記電波検知部によって検知された前記強度に基づいて、前記第１物体と前記第２物体との相対位置を検知する位置検知部と、を備え、
前記第１物体と前記第２物体との相対位置が検知されるときに前記第１物体と前記第２物体とが対向する方向に、前記複数の前記受信アンテナを前記方向に垂直な面に射影して見た場合に、前記複数の前記受信アンテナのうちの少なくとも一つの前記受信アンテナは、前記面内において、他の前記受信アンテナの軸方向とは異なる軸方向で配置されている、
位置検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレス電力伝送システムの位置検知システムおよび位置検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、移動体への給電をワイヤレスで行うためのワイヤレス給電装置の開発が進んでいる。
ワイヤレス給電の方式としては、磁界共鳴方式が主流である。磁界共鳴方式では、送電側に送電コイルを備えるとともに、受電側に受電コイルを備え、これらのコイルによってワイヤレス給電を行う。
このようなワイヤレス給電を効率良く行うためには、給電時に送電コイルの中心軸と受電コイルの中心軸とを精度良く合わせることが必要である。また、これらの中心軸を精度良く合わせるためには、送電コイルと受電コイルとの相対位置を正確に検出することが必要である。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ワイヤレス給電システムにおける位置検知をＬＦ（Ｌｏｗ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯の電波等の送受信により行うことが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第３３６４５２２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来では、送電コイルと受電コイルとの相対位置の検出精度が不十分である場合があった。
例えば、特許文献１に記載された技術では、アンテナの配置について、十分な検討が為されていなかった。特許文献１に記載された技術では、アンテナの設置角度が検討されていないため、棒状のアンテナに特有の性質から、複数のアンテナについて各アンテナの受信強度が極端に下がる領域が重なることで位置の検出精度が低下する領域が発生する場合があった。
【０００６】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、送電コイルと受電コイルとの相対位置の検出において、位置の検出精度を向上させることができるワイヤレス電力伝送システムの位置検知システムを提供することを課題とする。
また、本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、第１物体と第２物体との相対位置の検出において、位置の検出精度を向上させることができる位置検知システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、ワイヤレス送電装置の送電コイルからワイヤレス受電装置の受電コイルに電力をワイヤレスで伝送するワイヤレス電力伝送システムの位置検知システムであって、前記ワイヤレス送電装置と前記ワイヤレス受電装置との一方に、電波を発信する少なくとも一つの送信アンテナを備え、前記ワイヤレス送電装置と前記ワイヤレス受電装置との他方に、前記電波を受信する複数の受信アンテナを異なる位置に備え、前記受信アンテナによって受信される前記電波の強度を検知する電波検知部と、前記複数の前記受信アンテナのそれぞれについて前記電波検知部によって検知された前記強度に基づいて、前記送電コイルと前記受電コイルとの相対位置を検知する位置検知部と、を備え、前記ワイヤレス送電装置の前記送電コイルと前記ワイヤレス受電装置の前記受電コイルとのうちで前記受信アンテナが備えられる一方のコイルの面に対して垂直な方向に、前記複数の前記受信アンテナを前記一方のコイルの面と平行な面に射影して見た場合に、前記少なくとも一つの前記受信アンテナは、前記一方のコイルの面と平行な面内において、他の前記受信アンテナの軸方向とは異なる軸方向で配置されている、ワイヤレス電力伝送システムの位置検知システムである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ワイヤレス電力伝送システムの位置検知システムにおいて、送電コイルと受電コイルとの相対位置の検出において、位置の検出精度を向上させることができる。
また、本発明によれば、位置検知システムにおいて、第１物体と第２物体との相対位置の検出において、位置の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの概略的な構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る送信アンテナおよび受信アンテナの配置の一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る送信アンテナの配置の他の例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る送信アンテナの配置の他の例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る送信アンテナと受信アンテナとの相対的な配置の他の例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る受信アンテナの配置の他の例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る送信アンテナの数の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
［ワイヤレス電力伝送システム］
本実施形態では、説明の便宜上、ワイヤレスによる電力の伝送をワイヤレス電力伝送と称して説明する。
また、本実施形態では、直流電力に応じた電気信号または交流電力に応じた電気信号を伝送する導体のことを、伝送路と称して説明する。伝送路は、例えば、基板上にプリントされた導体である。なお、伝送路は、このような導体に代えて、導線等であってもよい。導線は、線状に形成された導体のことである。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１の概略的な構成を示す図である。図１には、説明の便宜上、三次元直交座標軸であるＸＹＺ座標軸を示してある。
本実施形態では、Ｚ軸の方向が高さ方向となっており、Ｚ軸の負から正へ向かう方向が上方に相当する。
また、本実施形態では、地表が、ＸＹ平面に平行な面となっている。本実施形態では、説明を簡易化するために、地表が平面であるとみなして説明する。
【００１３】
図２は、本発明の一実施形態に係る送信アンテナ５１および受信アンテナ３１〜３４の配置の一例を示す図である。図２には、説明の便宜上、図１に示されるのと同じＸＹＺ座標軸を示してある。
【００１４】
以下、図１および図２を参照し、ワイヤレス電力伝送システム１の構成について説明する。
ワイヤレス電力伝送システム１は、ワイヤレス送電装置１０と、ワイヤレス受電装置２０を備える。
【００１５】
ワイヤレス送電装置１０は、変換回路１１と、送電回路１２と、送電コイルユニット１３と、制御回路１４と、送電側通信部１５と、位置制御部４０を備える。一方、ワイヤレス受電装置２０は、受電コイルユニット２１と、整流平滑回路２２と、保護回路２３と、制御回路２４と、受電側通信部２５と、通信制御部６１を備える。そして、ワイヤレス受電装置２０は、負荷Ｖｌｏａｄと接続可能である。図１に示した例では、ワイヤレス受電装置２０は、負荷Ｖｌｏａｄと接続されている。なお、ワイヤレス受電装置２０は、負荷Ｖｌｏａｄを備える構成であってもよい。
ここで、送電コイルユニットは、例えば、送電パッドと呼ばれてもよい。また、受電コイルユニットは、例えば、受電パッドと呼ばれてもよい。
【００１６】
ワイヤレス送電装置１０について説明する。
変換回路１１は、例えば、外部の商用電源Ｐと接続され、商用電源Ｐから入力される交流電圧を所望の直流電圧に変換するＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）／ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）コンバータである。変換回路１１は、送電回路１２と接続されている。変換回路１１は、当該交流電圧を変換した直流電圧を送電回路１２に供給する。
【００１７】
なお、変換回路１１は、送電回路１２に対して直流電圧を出力するものであれば如何なるものであってもよい。例えば、変換回路１１は、交流電圧を整流して直流電圧に変換する整流平滑回路と力率改善を行うＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路とを組み合わせた変換回路であってもよく、当該整流平滑回路とスイッチングコンバータ等のスイッチング回路とを組み合わせた変換回路であってもよく、送電回路１２に対して直流電圧を出力する他の変換回路であってもよい。
【００１８】
送電回路１２は、変換回路１１から供給される直流電圧を交流電圧に変換するものである。例えば、送電回路１２は、複数のスイッチング素子がブリッジ接続されたスイッチング回路により構成されたインバータを備える。送電回路１２は、送電コイルユニット１３に接続されている。送電回路１２は、送電コイルユニット１３が備える送電側共振回路の共振周波数に基づいて駆動周波数が制御された交流電圧を送電コイルユニット１３に供給する。
【００１９】
送電コイルユニット１３は、送電側共振回路として、例えば、送電コイルＬ１とともに、図１において図示しないコンデンサを備えたＬＣ共振回路を備える。この場合、送電コイルユニット１３は、当該コンデンサの静電容量を調整することにより、送電側共振回路の共振周波数を調整可能である。ワイヤレス送電装置１０は、送電側共振回路の共振周波数を、受電コイルユニット２１が備える受電側共振回路の共振周波数に近づけ（または、一致させ）、磁界共鳴方式のワイヤレス電力伝送を行う。当該コンデンサは、例えば、送電コイルＬ１に直列に接続されたコンデンサにより構成されてもよく、送電コイルＬ１に対して直列に接続されたコンデンサと、送電コイルＬ１に対して並列に接続されたコンデンサとにより構成されてもよく、他の態様により構成されてもよい。
【００２０】
このように送電コイルユニット１３の送電側共振回路が備えるコンデンサのうちの少なくとも１つは、コンデンサモジュールＣＭによって置き換えることが可能である。その結果、当該送電側共振回路は、小型化、製造コストの抑制、配線構造の簡素化のうちの少なくとも１つを実現することができる。
【００２１】
なお、送電コイルユニット１３は、ＬＣ共振回路に代えて、送電コイルＬ１を備えた他の共振回路を送電側共振回路として備える構成であってもよい。また、送電コイルユニット１３は、送電側共振回路に加えて、他の回路、他の回路素子等を備える構成であってもよい。また、送電コイルユニット１３は、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の磁気的結合を高める磁性体、送電コイルＬ１が発生させる磁界の外部への漏洩を抑制する電磁気遮蔽体（例えば、金属板等）等を備える構成であってもよい。これらの場合であっても、送電コイルユニット１３は、送電側共振回路が備えるコンデンサのうちの少なくとも１つを、コンデンサモジュールＣＭによって置き換えることが可能である。
【００２２】
送電コイルＬ１は、例えば、銅、アルミニウム等からなるリッツ線をスパイラル状に巻き回したワイヤレス電力伝送用コイルである。本実施形態の送電コイルＬ１は、電気自動車ＥＶのフロアの下側と向かい合うように、地面Ｇの上に設置または地面Ｇに埋設されている。以下では、一例として、送電コイルＬ１（すなわち、送電コイルユニット１３）が送電回路１２とともに地面Ｇの上に設置されている場合について説明する。
【００２３】
制御回路１４は、ワイヤレス送電装置１０を制御する。制御回路１４は、送電側通信部１５を制御し、各種の情報をワイヤレス受電装置２０との間で送受信させる。例えば、制御回路１４は、ワイヤレス受電装置２０が受電した電力を示す電力情報を、送電側通信部１５によってワイヤレス受電装置２０から受信する。なお、当該電力情報の代わりに、電圧を示す電圧情報が用いられてもよく、あるいは、電流を示す電流情報が用いられてもよい。
【００２４】
また、制御回路１４は、送電側通信部１５を介してワイヤレス受電装置２０から受信した電力情報に基づいて、送電回路１２が送電コイルＬ１に供給する交流電圧を制御する。具体的には、制御回路１４は、当該電力情報に応じて、ワイヤレス受電装置２０に送電する送電電力量を算出する。制御回路１４は、算出した送電電力量に応じて、送電回路１２が備えるインバータの駆動周波数、当該インバータのデューティ比等を制御する。これにより、制御回路１４は、送電回路１２が送電コイルＬ１に供給する交流電圧を制御する。すなわち、制御回路１４は、電力情報に基づくフィードバック制御によって、送電回路１２が送電コイルＬ１に供給する交流電圧を調整する。制御回路１４は、例えば、当該交流電圧を調整するためのフィードバック制御として、ＰＩＤ制御を行う。なお、制御回路１４は、当該交流電圧を調整するためのフィードバック制御として、ＰＩＤ制御以外の制御を行う構成であってもよい。
【００２５】
送電側通信部１５は、無線通信、光通信、電磁誘導、音、振動等により信号の送受信を行う通信回路（または、通信装置）である。送電側通信部１５は、制御回路１４からの信号に応じて、各種の情報をワイヤレス受電装置２０との間で送受信する。
【００２６】
位置制御部４０、および送電コイルユニット１３に備えられる受信アンテナ３１〜３４については後述する。
なお、図１では、受信アンテナ３１〜３４のうち、受信アンテナ３３〜３４については、図示の方向から見て裏側に存在しており、図示を省略してある。
本実施形態では、ワイヤレス電力伝送システム１は、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との相対的な位置を検出する位置検知システムを含んでいる。本実施形態では、位置検知システムは、通信制御部６１および送信アンテナ５１と、位置制御部４０および受信アンテナ３１〜３４を含む。
【００２７】
ワイヤレス受電装置２０について説明する。
受電コイルユニット２１は、受電側共振回路として、例えば、受電コイルＬ２とともに、図１において図示しないコンデンサを備えたＬＣ共振回路を備える。この場合、受電コイルユニット２１は、当該コンデンサの静電容量を調整することにより、受電側共振回路の共振周波数を調整可能である。ワイヤレス受電装置２０は、受電側共振回路の共振周波数を送電側共振回路の共振周波数に近づけ（または、一致させ）、磁界共鳴方式のワイヤレス電力伝送を行う。当該コンデンサは、例えば、受電コイルＬ２に直列に接続されたコンデンサにより構成されてもよく、受電コイルＬ２に対して直列に接続されたコンデンサと、受電コイルＬ２に対して並列に接続されたコンデンサとにより構成されてもよく、他の態様により構成されてもよい。
【００２８】
このように受電コイルユニット２１の受電側共振回路が備えるコンデンサのうちの少なくとも１つは、送電コイルユニット１３の送電側共振回路と同様に、コンデンサモジュールＣＭによって置き換えることが可能である。その結果、当該受電側共振回路は、小型化、製造コストの抑制、配線構造の簡素化のうちの少なくとも１つを実現することができる。
【００２９】
なお、受電コイルユニット２１は、ＬＣ共振回路に代えて、受電コイルＬ２を備えた他の共振回路を受電側共振回路として備える構成であってもよい。また、受電コイルユニット２１は、受電側共振回路に加えて、他の回路、他の回路素子等を備える構成であってもよい。また、受電コイルユニット２１は、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間の磁気的結合を高める磁性体、受電コイルＬ２が発生させる磁界の外部への漏洩を抑制する電磁気遮蔽体（例えば、金属板等）等を備える構成であってもよい。これらの場合であっても、受電コイルユニット２１は、受電側共振回路が備えるコンデンサのうちの少なくとも１つを、コンデンサモジュールＣＭによって置き換えることが可能である。
【００３０】
整流平滑回路２２は、受電コイルユニット２１に接続され、受電コイルＬ２から供給される交流電圧を整流して直流電圧に変換する。整流平滑回路２２は、負荷Ｖｌｏａｄと接続可能である。図１に示した例では、整流平滑回路２２は、保護回路２３を介して負荷Ｖｌｏａｄと接続されている。整流平滑回路２２が負荷Ｖｌｏａｄと接続されている場合、整流平滑回路２２は、変換した直流電力を負荷Ｖｌｏａｄに供給する。なお、ワイヤレス受電装置２０では、整流平滑回路２２は、負荷Ｖｌｏａｄと接続される場合において、保護回路２３に代えて、充電回路を介して負荷Ｖｌｏａｄと接続される構成であってもよく、保護回路２３に加えて、充電回路を介して負荷Ｖｌｏａｄと接続される構成であってもよい。
【００３１】
ここで、負荷Ｖｌｏａｄは、整流平滑回路２２と接続されている場合、整流平滑回路２２から直流電圧が供給される。例えば、負荷Ｖｌｏａｄは、電気自動車ＥＶに搭載されたバッテリ、電気自動車ＥＶに搭載されたモータ等である。負荷Ｖｌｏａｄは、電力の需要状態（貯蔵状態または消費状態）によって、等価抵抗値が時間とともに変わる抵抗負荷である。なお、ワイヤレス受電装置２０において、負荷Ｖｌｏａｄは、当該バッテリ、当該モータ等に代えて、整流平滑回路２２から供給される直流電圧が供給される他の負荷であってもよい。
【００３２】
保護回路２３は、ワイヤレス受電装置２０の状態が、意図しない大きさの電圧または電流が負荷Ｖｌｏａｄに供給されてしまう可能性がある状態（例えば、過電圧状態）になった場合において、負荷Ｖｌｏａｄに当該電圧または当該電流が供給されることによって不具合が生じてしまうことを抑制し、負荷Ｖｌｏａｄを保護する。例えば、保護回路２３は、受電コイルＬ２の端子間を短絡させるスイッチング素子を備える。保護回路２３は、制御回路２４からの駆動信号に応じて当該スイッチング素子の状態をオンとオフとの間で切り替える。なお、ワイヤレス受電装置２０は、保護回路２３を備えない構成であってもよい。
【００３３】
制御回路２４は、ワイヤレス受電装置２０を制御する。制御回路２４は、受電側通信部２５を制御し、各種の情報をワイヤレス送電装置１０との間で送受信させる。例えば、制御回路２４は、ワイヤレス受電装置２０が受電した電力を示す電力情報を、受電側通信部２５によってワイヤレス送電装置１０に送信する。
【００３４】
また、制御回路２４は、ワイヤレス受電装置２０の状態が、意図しない大きさの電圧または電流が負荷Ｖｌｏａｄに供給されてしまう可能性がある状態になった場合において、保護回路２３に駆動信号を出力し、負荷Ｖｌｏａｄを保護する。
【００３５】
受電側通信部２５は、無線通信、光通信、電磁誘導、音、振動等により信号の送受信を行う通信回路（または、通信装置）である。受電側通信部２５は、制御回路２４からの信号に応じて、各種の情報をワイヤレス送電装置１０との間で送受信する。
【００３６】
通信制御部６１、および受電コイルユニット２１に備えられる送信アンテナ５１については後述する。
【００３７】
本実施形態では、ワイヤレス電力伝送システム１において、ワイヤレス電力伝送によって電力がワイヤレス送電装置１０からワイヤレス受電装置２０に伝送される。より具体的には、ワイヤレス電力伝送システム１では、ワイヤレス送電装置１０が備える送電コイルＬ１から、ワイヤレス受電装置２０が備える受電コイルＬ２へと、ワイヤレス電力伝送によって電力が伝送される。ワイヤレス電力伝送システム１は、例えば、磁界共鳴方式を用いてワイヤレス電力伝送を行う。なお、ワイヤレス電力伝送システム１は、磁界共鳴方式に代えて、他の方式を用いてワイヤレス電力伝送を行う構成であってもよい。
【００３８】
本実施形態では、一例として、ワイヤレス電力伝送システム１が、図１に示したように、電気自動車ＥＶに搭載されたバッテリ（二次電池）に対してワイヤレス電力伝送による充電を行うシステムに適用された場合を示してある。電気自動車ＥＶは、バッテリに充電された電力によりモータを駆動して走行する電動車両（移動体）である。図１に示した例では、ワイヤレス電力伝送システム１は、充電設備側の地面Ｇに設置されたワイヤレス送電装置１０と、電気自動車ＥＶに搭載されたワイヤレス受電装置２０とを備える。なお、ワイヤレス電力伝送システム１は、当該システムに適用される構成に代えて、他の装置、他のシステム等に適用される構成であってもよい。
【００３９】
ここで、磁界共鳴方式によるワイヤレス電力伝送では、ワイヤレス電力伝送システム１は、ワイヤレス送電装置１０が備える図示しない送電側共振回路（図１に示した例では、送電コイルユニット１３に備えられている。）とワイヤレス受電装置２０が備える図示しない受電側共振回路（図１に示した例では、受電コイルユニット２１に備えられている。）との間の共振周波数を近づけ（または、当該共振周波数を一致させ）、共振周波数付近の高周波電流および電圧を送電コイルユニット１３に印加し、電磁的に共振（共鳴）させた受電コイルユニット２１に電力をワイヤレスで伝送（供給）する。
【００４０】
このため、本実施形態のワイヤレス電力伝送システム１は、充電ケーブルとの接続を行わずに、充電設備側から供給される電力をワイヤレスで電気自動車ＥＶに伝送しながら、電気自動車ＥＶに搭載されたバッテリに対してワイヤレス電力伝送による充電を行うことができる。
【００４１】
［ワイヤレス電力伝送システムの位置検知システム］
図２を参照して、送信アンテナ５１および受信アンテナ３１〜３４の配置の一例を説明する。
図２には、送電コイルＬ１および受信アンテナ３１〜３４と、受電コイルＬ２および送信アンテナ５１を示してある。
【００４２】
本例では、送電コイルＬ１の面は、ＸＹ平面に平行な面（または、ほぼ平行な面）となっている。
送電コイルＬ１の面は、当該面の中心を通るＸ軸に平行な線に対して、線対称な形状となっている。同様に、送電コイルＬ１の面は、当該面の中心を通るＹ軸に平行な線に対して、線対称な形状となっている。
【００４３】
４つの受信アンテナ３１〜３４は、それぞれ、送電コイルユニット１３および送電コイルＬ１の周縁に所定の間隔で配置されている。より具体的には、４つの受信アンテナ３１〜３４は、それぞれ、送電コイルＬ１の面が有する４つの角のそれぞれの付近に配置されている。また、４つの受信アンテナ３１〜３４は、送電コイルＬ１の面の内側に配置されている。４つの受信アンテナ３１〜３４は、例えば、送電コイルユニット１３の筐体の縁に配置されてもよい。
このように、本実施形態では、４つの受信アンテナ３１〜３４は、送電コイルＬ１の面の中心を囲う領域に、当該中心を中心軸とする回転方向に沿って、所定の間隔で配置されている。
また、他の構成例として、送信アンテナ５１および受信アンテナ３１〜３４がそれぞれ受電コイルユニット２１および送電コイルユニット１３に配置される代わりに、送信アンテナ５１および受信アンテナ３１〜３４の一方または両方が、他のところに配置されてもよい。本実施形態の場合、例えば、送信アンテナ５１は電気自動車ＥＶの車体上に配置されてもよく、受信アンテナ３１〜３４は地面上に配置されてもよい。このような配置においても、送電コイルＬ１と受信アンテナ３１〜３４との相対的な位置関係が定まり、受電コイルＬ２と送信アンテナ５１との相対的な位置関係が定まる、構成とすることができる。
このように本実施形態では、複数である４つの受信アンテナ３１〜３４が、それぞれ、異なる位置に配置されている。
このような配置において、送信アンテナ５１から送信される信号が複数の受信アンテナ３１〜３４のそれぞれによって受信されるときにおける複数の電波の強度の組み合わせによって、送信アンテナ５１と受信アンテナ３１〜３４との相対的な位置関係を特定することができる。また、送電コイルＬ１と受信アンテナ３１〜３４との相対的な位置関係が定まっており、受電コイルＬ２と送信アンテナ５１との相対的な位置関係が定まっていることにより、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との相対的な位置関係を特定することができる。
【００４４】
４つの受信アンテナ３１〜３４は、送電コイルＬ１の面の中心を通るＸ軸に平行な線に対して、線対称の位置および姿勢で配置されている。同様に、４つの受信アンテナ３１〜３４は、送電コイルＬ１の面の中心を通るＹ軸に平行な線に対して、線対称の位置および姿勢で配置されている。
４つの受信アンテナ３１〜３４は、それぞれ、バーアンテナである。バーアンテナでは、アンテナを構成する棒状の線分の方向がアンテナの軸方向となる。バーアンテナは、所定の指向性を有する。
４つの受信アンテナ３１〜３４は、それぞれ、アンテナを構成する棒状の線分に対して垂直方向であって当該線分の中心を通る線が、送電コイルＬ１の面の中心（または、当該中心の付近）に向かうように、配置されている。
【００４５】
本例では、受信アンテナ３１と受信アンテナ３２、受信アンテナ３２と受信アンテナ３３、受信アンテナ３３と受信アンテナ３４、受信アンテナ３４と受信アンテナ３１といった、周縁方向に隣り合う受信アンテナ同士は、送電コイルＬ１の面（コイル面）と平行な面内において、それぞれの軸方向が異なるように配置されている。
なお、複数の受信アンテナ３１〜３４の相対的な位置関係は、様々な配置条件によって決定されてもよい。
例えば、複数の受信アンテナ３１〜３４の回転軸として、当該受信アンテナ３１〜３４の送電コイルＬ１の面（コイル面）と直交する方向の回転軸を想定した場合に、当該回転軸を中心軸として回転することで変化し得るそれぞれの受信アンテナ３１〜３４の軸方向の向きが異なっているという配置条件が用いられてもよい。
例えば、複数の受信アンテナ３１〜３４の形状が同じである場合に、当該形状における任意の方向を基準方向としたときに、それぞれの受信アンテナ３１〜３４の基準方向の向きが異なっているという配置条件が用いられてもよい。当該基準方向として、例えば、受信指向性が最大となる方向、あるいは、受信指向性が最小となる方向が用いられてもよい。
【００４６】
ここで、隣り合う受信アンテナ３１〜３４同士の距離が大きい方が、送信アンテナ５１と受信アンテナ３１〜３４との相対位置を把握し易い場合が多い。本実施形態では、例えば、送電コイルユニット１３の４角にそれぞれの受信アンテナ３１〜３４を配置することで、隣り合う受信アンテナ３１〜３４同士の距離を大きく確保している。
【００４７】
図２に示されるような受信アンテナ３１〜３４の配置により、送電コイルＬ１の面において図２に示される当該面の中心付近の領域１０１に送信アンテナ５１が位置する場合においても、送信アンテナ５１から発信される電波の受信強度を十分に確保することができる。
なお、仮に、４つの受信アンテナ３１〜３４が、すべて、アンテナを構成する棒状の線分がＹ軸に平行となるように、配置される構成では、送電コイルＬ１の面の中心付近の領域１０１に送信アンテナ５１が位置する場合には、送信アンテナ５１から発信される電波の受信強度が小さくなる。つまり、この場合、当該領域１０１は、すべての受信アンテナ３１〜３４による受信強度が低下する不感知帯となる。
【００４８】
ここで、他の構成例として、少なくとも１つの受信アンテナが、送電コイルＬ１の面（コイル面）と平行な面内において、他の受信アンテナの軸方向とは異なる軸方向で設置されている構成が用いられてもよい。このような構成においても、不感知帯の不感の程度を抑制することが可能である。
【００４９】
なお、本例では、受電コイルＬ２の面は、ＸＹ平面に平行な面（または、ほぼ平行な面）となっている。
受電コイルＬ２の面は、当該面の中心を通るＸ軸に平行な線に対して、線対称な形状となっている。同様に、受電コイルＬ２の面は、当該面の中心を通るＹ軸に平行な線に対して、線対称な形状となっている。
本例では、受電コイルＬ２の面は、送電コイルＬ１の面よりも小さく、両者の中心が揃えられて重ねられた場合に送電コイルＬ１の面に含まれ得るサイズである。
【００５０】
１つの送信アンテナ５１は、受電コイルＬ２の面の中心（または、当該中心の付近）に配置されている。
送信アンテナ５１は、バーアンテナである。
送信アンテナ５１は、アンテナを構成する棒状の線分の中心が受電コイルＬ２の面の中心（または、当該中心の付近）に合わせられており、当該線分がＹ軸に平行（または、ほぼ平行）となるように、配置されている。
【００５１】
図１および図２を参照して、位置検知の処理について説明する。
通信制御部６１は、送信アンテナ５１から無線により電波を発信させる。ここで、当該電波の周波数および強度などは、任意であってもよく、例えば、受信アンテナ３１〜３４によって当該電波を受信することが可能であればよい。当該電波の周波数としては、ＬＦ帯の周波数が好ましい一例であるが、他の周波数であってもよい。また、当該電波の波形は、任意であってもよく、例えば、正弦波の波形などが用いられてもよい。
【００５２】
通信制御部６１は、例えば、電波信号の発振、当該電波信号の増幅などを行ってもよい。
なお、本実施形態では、通信制御部６１は、制御回路２４と別体としたが、他の構成例として、通信制御部６１が制御回路２４と一体で構成されてもよい。また、例えば、通信制御部６１と送信アンテナ５１とが一体で構成されてもよい。
本実施形態では、実質的に、送信アンテナ５１は、受信アンテナ３１〜３４に対して、電波を送信する。
【００５３】
それぞれの受信アンテナ３１〜３４は、送信アンテナ５１から送信される電波を受信する。そして、それぞれの受信アンテナ３１〜３４は、受信された電波の信号（電波信号）を位置制御部４０に有線の回線を介して送信する。
【００５４】
位置制御部４０は、電波検知部４１と、位置検知部４２と、記憶部４３を備える。
電波検知部４１は、それぞれの受信アンテナ３１〜３４から位置制御部４０に送信された電波信号を受信し、当該電波信号に基づいて、それぞれの受信アンテナ３１〜３４によって受信された電波の強度を検出する。
なお、電波検知部４１は、それぞれの受信アンテナ３１〜３４から受信される電波信号について、例えば、増幅などを行ってもよい。
【００５５】
位置検知部４２は、電波検知部４１によって検出されたそれぞれの受信アンテナ３１〜３４から受信される電波信号の強度に基づいて、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との相対的な位置を検出する。
ここで、本実施形態では、送電コイルＬ１と受信アンテナ３１〜３４との相対的な位置は固定されており、受電コイルＬ２と送信アンテナ５１との相対的な位置は固定されている。これらにより、受信アンテナ３１〜３４と送信アンテナ５１との相対的な位置が把握されれば、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との相対的な位置が把握され得る。
【００５６】
本実施形態では、それぞれの受信アンテナ３１〜３４から受信される電波信号の強度と、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との相対的な位置との関係が、あらかじめ測定などされて、取得されている。
記憶部４３は、各種の情報を記憶することが可能であり、本実施形態では、それぞれの受信アンテナ３１〜３４から受信される電波信号の強度と、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との相対的な位置との関係を表す情報を記憶している。
【００５７】
そして、位置検知部４２は、記憶部４３に記憶された当該関係を表す情報を参照して、電波検知部４１によって検出されたそれぞれの受信アンテナ３１〜３４から受信される電波信号の強度に基づいて、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との相対的な位置を検出する。
他の例として、位置検知部４２は、電波検知部４１によって検出されたそれぞれの受信アンテナ３１〜３４から受信される電波信号の強度に基づいて、所定の数式を演算することによって、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との相対的な位置を検出してもよい。この場合、例えば、当該数式の情報が記憶部４３に記憶されてもよい。
なお、本実施形態では、位置制御部４０は、制御回路１４と別体としたが、他の構成例として、位置制御部４０が制御回路１４と一体で構成されてもよい。また、例えば、位置制御部４０と受信アンテナ３１〜３４とが一体で構成されてもよい。
【００５８】
［送信アンテナの配置の他の例］
図３および図４は、本発明の一実施形態に係る送信アンテナ２０１〜２０２の配置の他の例を示す図である。図３および図４には、説明の便宜上、図１に示されるのと同じＸＹＺ座標軸を示してある。
図３および図４には、送電コイルユニット１３および４つの受信アンテナ３１〜３４と、受電コイルユニット２１ａおよび２つの送信アンテナ２０１〜２０２を示してある。なお、図３および図４では、他の構成要素の図示を省略してある。
【００５９】
ここで、送電コイルユニット１３および４つの受信アンテナ３１〜３４の構成については、図１および図２を用いて説明した構成と同様であり、同じ符号を付してある。
本例では、受電コイルユニット２１ａおよび２つの送信アンテナ２０１〜２０２は、図１および図２に示される受電コイルユニット２１および１つの送信アンテナ５１の代わりに用いられる。
【００６０】
図３には、Ｚ軸に平行な視線で見た場合に、送電コイルユニット１３と受電コイルユニット２１ａとが重複しない状態を示してある。このような状態は、例えば、電気自動車ＥＶに備えられた受電コイルユニット２１ａが送電コイルユニット１３の上方に到達する前の状態、あるいは、電気自動車ＥＶに備えられた受電コイルユニット２１ａが送電コイルユニット１３の上方から移動した後の状態である。
【００６１】
図４には、Ｚ軸に平行な視線で見た場合に、送電コイルユニット１３の中心と受電コイルユニット２１ａの中心とが一致している状態を示してある。
本例では、送電コイルユニット１３は、正方形などの方形の形状を有する。また、本例では、受電コイルユニット２１ａは、正方形などの方形の形状を有する。
本例では、受電コイルユニット２１ａの面は、送電コイルユニット１３の面よりも小さく、両者の中心が揃えられて重ねられた場合に送電コイルユニット１３の面に含まれ得るサイズである。
【００６２】
送信アンテナ２０１〜２０２について説明する。
本例では、受電コイルユニット２１ａに２つの送信アンテナ２０１〜２０２が備えられている。
本例では、２つの送信アンテナ２０１〜２０２は、それぞれ、Ｚ軸に平行な視線で見た場合に、受電コイルユニット２１ａの対向する２つの辺のそれぞれに配置されている。
図３の例では、２つの送信アンテナ２０１〜２０２は、それぞれ、Ｚ軸に平行な視線で見た場合に、受電コイルユニット２１ａが有するＹ軸に平行な２つの辺のそれぞれに配置されている。
【００６３】
送信アンテナ２０１〜２０２は、それぞれ、バーアンテナである。
送信アンテナ２０１〜２０２は、それぞれ、アンテナを構成する棒状の線分の中心が辺の中心（または、当該中心の付近）に合わせられており、当該線分が当該辺に平行（または、ほぼ平行）となるように、配置されている。
本例では、送信アンテナ２０１〜２０２が備えられる当該辺の方向（Ｙ軸に平行な方向）が、電気自動車ＥＶの前方と後方とを結ぶ方向と一致するように、電気自動車ＥＶに受電コイルユニット２１ａが配置されている。
【００６４】
＜時分割多重方式＞
本例では、通信制御部６１は、２つの送信アンテナ２０１、２０２を切り替えて使用する制御を行う。
例えば、通信制御部６１は、１つの送信アンテナ２０１を選択した状態に切り替えているときには、当該送信アンテナ２０１から無線により電波を発信させる。同様に、通信制御部６１は、１つの送信アンテナ２０２を選択した状態に切り替えているときには、当該送信アンテナ２０２から無線により電波を発信させる。
【００６５】
通信制御部６１は、時分割多重方式により、２つの送信アンテナ２０１、２０２を時間ごとに切り替える。通信制御部６１は、例えば、時分割のタイミングを表す時間チャートなどの情報に基づいて、時分割多重方式の切り替えを行ってもよい。
位置制御部４０の電波検知部４１は、送信アンテナ２０１〜２０２の切り替えに同期して、受信アンテナ３１〜３４によって受信された電波の送信元が送信アンテナ２０１であるか、または、送信アンテナ２０２であるかを、判定する。本例では、例えば、送信アンテナ２０１から電波が発信される状態と、送信アンテナ２０２から電波が発信される状態とが、通信制御部６１によって交互に切り替えられる。
【００６６】
このように、受信側である位置制御部４０の電波検知部４１は、通信時に送信側と同期して、２つの送信アンテナ２０１〜２０２を区別して、電波信号を取得している。これにより、電波検知部４１は、それぞれの送信アンテナ２０１〜２０２からの電波信号を分離して認識することができる。
図３には、説明の便宜上、このように２つの送信アンテナ２０１〜２０２を切り替える機能を、スイッチＳＷ１として示してあるが、当該スイッチＳＷ１は必ずしもスイッチを示すものではない。
【００６７】
ここで、本実施形態では、ワイヤレス送電装置１０の制御回路１４とワイヤレス受電装置２０の制御回路２４とが、無線通信方式を用いて、互いの装置における時刻を合わせる制御を行っている。本実施形態では、例えば、当該時刻を用いて、同期が確保されてもよい。なお、本実施形態では、このような無線通信の詳細については説明を省略する。また、このような無線通信によって、時刻合わせ以外の制御が行われてもよい。また、本実施形態では、このような無線通信がワイヤレス送電装置１０の制御回路１４とワイヤレス受電装置２０の制御回路２４との間で行われるが、他の例として、このような無線通信がワイヤレス送電装置１０の位置制御部４０とワイヤレス受電装置２０の通信制御部６１との間で行われてもよい。
【００６８】
本例のように２つの送信アンテナ２０１〜２０２が用いられる場合、例えば、１つの送信アンテナが用いられる場合と比べて、より多くの通信経路のパターンについて、受信強度の情報を取得することが可能である。また、受信強度の情報がより多く取得されることで、統計的な処理の信頼度が向上し、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との相対的な位置の検出精度が向上する。
本例では、図３に示されるように、２つの送信アンテナ２０１〜２０２と４つの受信アンテナ３１〜３４によって、合計で８（＝２×４）個の通信経路のパターンについて、受信強度の情報を取得することが可能である。具体的には、送信アンテナ２０１とそれぞれの受信アンテナ３１〜３４との通信経路ａ１〜ａ４が４通りあり、送信アンテナ２０２とそれぞれの受信アンテナ３１〜３４との通信経路ｂ１〜ｂ４が４通りあり、合計で８通りある。
【００６９】
＜周波数多重方式＞
通信制御部６１は、周波数多重方式により、２つの送信アンテナ２０１〜２０２から電波を発信させてもよい。この場合、２つの送信アンテナ２０１〜２０２から電波を発信させる時間は重複してもよく、それぞれの送信アンテナ２０１〜２０２から発信させられる電波の周波数が異なっている。
位置制御部４０の電波検知部４１は、受信される電波の周波数に基づいて、受信アンテナ３１〜３４によって受信された電波の送信元が送信アンテナ２０１であるか、または、送信アンテナ２０２であるかを、判定する。これにより、電波検知部４１は、それぞれの送信アンテナ２０１〜２０２からの電波信号を分離して認識することができる。
【００７０】
＜符号多重方式＞
通信制御部６１は、符号多重方式により、２つの送信アンテナ２０１〜２０２から電波を発信させてもよい。この場合、２つの送信アンテナ２０１〜２０２から電波を発信させる時間は重複してもよく、それぞれの送信アンテナ２０１〜２０２から発信させられる電波に、異なる符号の情報が含められている。
位置制御部４０の電波検知部４１は、受信される電波に含まれる符号の情報に基づいて、受信アンテナ３１〜３４によって受信された電波の送信元が送信アンテナ２０１であるか、または、送信アンテナ２０２であるかを、判定する。これにより、電波検知部４１は、それぞれの送信アンテナ２０１〜２０２からの電波信号を分離して認識することができる。
【００７１】
＜ワイヤレス電力伝送システムで発生する要求に応じた方式＞
通信制御部６１は、ワイヤレス電力伝送システム１で発生する要求に応じて、２つの送信アンテナ２０１〜２０２から電波を発信させてもよい。この場合、２つの送信アンテナ２０１〜２０２から電波を発信させる時間、当該電波の周波数、あるいは、当該電波に含められる符号のうちの１以上が異ならされてもよい。
位置制御部４０の電波検知部４１は、ワイヤレス電力伝送システム１で発生する要求に応じて、受信アンテナ３１〜３４によって受信された電波の送信元が送信アンテナ２０１であるか、または、送信アンテナ２０２であるかを、判定する。
【００７２】
ここで、ワイヤレス電力伝送システム１で発生する要求としては、例えば、ワイヤレス電力伝送システム１における制御系統によって発生させられる指令であってもよい。
このような指令は、例えば、ワイヤレス送電装置１０の制御回路１４などにおいて発生させられる指令、あるいは、ワイヤレス受電装置２０の制御回路２４などにおいて発生させられる指令があり、これら両方の指令であってもよい。
これらの指令の一部または全部は、オペレータなどの人によってワイヤレス電力伝送システム１に入力されてもよい。
これらの指令は、例えば、リアルタイムに処理されてもよい。
【００７３】
［送信アンテナと受信アンテナとの相対的な配置の他の例］
図５は、本発明の一実施形態に係る送信アンテナ３０１〜３０２と受信アンテナ３１〜３４との相対的な配置の他の例を示す図である。図５には、説明の便宜上、図１に示されるのと同じＸＹＺ座標軸を示してある。
図５には、送電コイルユニット１３および４つの受信アンテナ３１〜３４と、受電コイルユニット２１ｂおよび２つの送信アンテナ３０１〜３０２を示してある。なお、図５では、他の構成要素の図示を省略してある。
【００７４】
ここで、送電コイルユニット１３および４つの受信アンテナ３１〜３４の構成については、図１および図２を用いて説明した構成と同様であり、同じ符号を付してある。
本例では、受電コイルユニット２１ｂおよび２つの送信アンテナ３０１〜３０２は、図１および図２に示される受電コイルユニット２１および１つの送信アンテナ５１の代わりに用いられる。
【００７５】
図５には、Ｚ軸に平行な視線で見た場合に、送電コイルユニット１３の中心と受電コイルユニット２１ｂの中心とが一致している状態を示してある。
本例では、送電コイルユニット１３は、正方形などの方形の形状を有する。また、本例では、受電コイルユニット２１ｂは、正方形などの方形の形状を有する。
本例では、受電コイルユニット２１ｂの面は、送電コイルユニット１３の面よりも小さく、両者の中心が揃えられて重ねられた場合に送電コイルユニット１３の面に含まれ得るサイズである。
【００７６】
送信アンテナ３０１〜３０２について説明する。
本例では、受電コイルユニット２１ｂに２つの送信アンテナ３０１〜３０２が備えられている。
本例では、２つの送信アンテナ３０１〜３０２は、それぞれ、Ｚ軸に平行な視線で見た場合に、受電コイルユニット２１ｂの対向する２つの辺のそれぞれに配置されている。
図５の例では、２つの送信アンテナ３０１〜３０２は、それぞれ、Ｚ軸に平行な視線で見た場合に、受電コイルユニット２１ｂが有するＸ軸に平行な２つの辺のそれぞれに配置されている。
【００７７】
送信アンテナ３０１〜３０２は、それぞれ、バーアンテナである。
送信アンテナ３０１〜３０２は、それぞれ、アンテナを構成する棒状の線分の中心が辺の中心（または、当該中心の付近）に合わせられており、当該線分が当該辺に平行（または、ほぼ平行）となるように、配置されている。
本例では、送信アンテナ３０１〜３０２が備えられる当該辺の方向（Ｘ軸に平行な方向）が、電気自動車ＥＶの前方と後方とを結ぶ方向に対して垂直となるように、電気自動車ＥＶに受電コイルユニット２１ｂが配置されている。
概略的には、本例における送信アンテナ３０１〜３０２の配置は、図４の例における送信アンテナ２０１〜２０２の配置に対して、受電コイルユニット２１ｂの中心の周りに９０度回転した配置となっている。
【００７８】
［受信アンテナの配置の他の例］
図６は、本発明の一実施形態に係る受信アンテナ４０１〜４０４の配置の他の例を示す図である。図６には、説明の便宜上、図１に示されるのと同じＸＹＺ座標軸を示してある。
図６には、送電コイルユニット１３ａおよび４つの受信アンテナ４０１〜４０４と、受電コイルユニット２１ａおよび２つの送信アンテナ２０１〜２０２を示してある。なお、図６では、他の構成要素の図示を省略してある。
【００７９】
ここで、受電コイルユニット２１ａおよび２つの送信アンテナ２０１〜２０２の構成については、図４を用いて説明した構成と同様であり、同じ符号を付してある。
本例では、受電コイルユニット２１ａおよび２つの送信アンテナ２０１〜２０２は、図１および図２に示される受電コイルユニット２１および１つの送信アンテナ５１の代わりに用いられる。
また、本例では、送電コイルユニット１３ａおよび４つの受信アンテナ４０１〜４０４は、図１および図２に示される送電コイルユニット１３および４つの受信アンテナ３１〜３４の代わりに用いられる。
【００８０】
図６には、Ｚ軸に平行な視線で見た場合に、送電コイルユニット１３ａの中心と受電コイルユニット２１ａの中心とが一致している状態を示してある。
本例では、送電コイルユニット１３ａは、正方形などの方形の形状を有する。また、本例では、受電コイルユニット２１ａは、正方形などの方形の形状を有する。
本例では、受電コイルユニット２１ａの面は、送電コイルユニット１３ａの面よりも小さく、両者の中心が揃えられて重ねられた場合に送電コイルユニット１３ａの面に含まれ得るサイズである。
【００８１】
受信アンテナ４０１〜４０４について説明する。
本例における受信アンテナ４０１〜４０４の配置は、図４の例における受信アンテナ３１〜３４の配置と比べて、送電コイルＬ１の面における姿勢（アンテナを構成する棒状の線分の向き）が異なっている。
具体的には、受信アンテナ４０１および受信アンテナ４０４は、それぞれ、アンテナを構成する棒状の線分が、Ｘ軸と平行となるように、配置されている。また、受信アンテナ４０２および受信アンテナ４０３は、それぞれ、アンテナを構成する棒状の線分が、Ｙ軸と平行となるように、配置されている。
なお、本例では、受信アンテナ４０１、受信アンテナ４０２、受信アンテナ４０３、受信アンテナ４０４の順に、送電コイルＬ１の面の中心に対して左回りに、４つの角のそれぞれに配置されている。
【００８２】
［送信アンテナの数の他の例］
図７は、本発明の一実施形態に係る送信アンテナ５０１〜５０３の数の他の例を示す図である。図７には、説明の便宜上、図１に示されるのと同じＸＹＺ座標軸を示してある。
図７には、送電コイルユニット１３および４つの受信アンテナ３１〜３４と、受電コイルユニット２１ｃおよび３つの送信アンテナ５０１〜５０３を示してある。なお、図７では、他の構成要素の図示を省略してある。
【００８３】
ここで、送電コイルユニット１３および４つの受信アンテナ３１〜３４の構成については、図１および図２を用いて説明した構成と同様であり、同じ符号を付してある。
本例では、受電コイルユニット２１ｃおよび３つの送信アンテナ５０１〜５０３は、図１および図２に示される受電コイルユニット２１および１つの送信アンテナ５１の代わりに用いられる。
【００８４】
図７には、Ｚ軸に平行な視線で見た場合に、送電コイルユニット１３の中心と受電コイルユニット２１ｃの中心とが一致している状態を示してある。
本例では、送電コイルユニット１３は、正方形などの方形の形状を有する。また、本例では、受電コイルユニット２１ｃは、正方形などの方形の形状を有する。
本例では、受電コイルユニット２１ｃの面は、送電コイルユニット１３の面よりも小さく、両者の中心が揃えられて重ねられた場合に送電コイルユニット１３の面に含まれ得るサイズである。
【００８５】
送信アンテナ５０１〜５０３について説明する。
本例では、受電コイルユニット２１ｃに３つの送信アンテナ５０１〜５０３が備えられている。
本例では、２つの送信アンテナ５０１〜５０２は、それぞれ、Ｚ軸に平行な視線で見た場合に、受電コイルユニット２１ｃの対向する２つの辺のそれぞれに配置されている。
図７の例では、２つの送信アンテナ５０１〜５０２は、それぞれ、Ｚ軸に平行な視線で見た場合に、受電コイルユニット２１ｃが有するＹ軸に平行な２つの辺のそれぞれに配置されている。
また、残りの１つの送信アンテナ５０３は、Ｚ軸に平行な視線で見た場合に、受電コイルユニット２１ｃの他の１つの辺に配置されている。
図７の例では、残りの１つの送信アンテナ５０３は、Ｚ軸に平行な視線で見た場合に、受電コイルユニット２１ｃが有するＸ軸に平行な１つの辺に配置されている。当該辺は、受電コイルユニット２１ｃが有するＸ軸に平行な２つの辺のうちで、電気自動車ＥＶの先頭の側の辺である。
【００８６】
送信アンテナ５０１〜５０３は、それぞれ、バーアンテナである。
送信アンテナ５０１〜５０３は、それぞれ、アンテナを構成する棒状の線分の中心が辺の中心（または、当該中心の付近）に合わせられており、当該線分が当該辺に平行（または、ほぼ平行）となるように、配置されている。
本例では、送信アンテナ５０１〜５０２が備えられる当該辺の方向（Ｙ軸に平行な方向）が、電気自動車ＥＶの前方と後方とを結ぶ方向と一致するように、電気自動車ＥＶに受電コイルユニット２１ｃが配置されている。
【００８７】
［様々な態様について］
ここで、図１および図２の例について様々な態様を示すが、図３〜図７の構成あるいは他の構成が用いられる場合についても同様である。
送電コイルユニットの形状、送電コイルの形状、受信アンテナの数および配置などとしては、様々な態様が用いられてもよい。例えば、受信アンテナの数は、２つ以上の任意の数であってもよい。複数の受信アンテナは、例えば、それぞれ異なる位置に設けられる。
また、受電コイルユニットの形状、受電コイルの形状、送信アンテナの数および配置などとしては、様々な態様が用いられてもよい。例えば、送信アンテナの数は、少なくとも１つであり、２つ以上の任意の数であってもよい。複数の送信アンテナが用いられる場合、例えば、これら複数の送信アンテナは、切り替えられて用いられてもよく、あるいは、多重通信に用いられてもよい。複数の送信アンテナは、例えば、それぞれ異なる位置に設けられる。
【００８８】
図１の例において、送電コイルＬ１が筐体を有する場合、受信アンテナ３１〜３４は、当該筐体の内部に配置されてもよく、あるいは、当該筐体の外部に配置されてもよい。一例として、受信アンテナ３１〜３４は、当該筐体の表面の上方に載せられてもよい。
図１の例において、送電コイルユニット１３が筐体を有する場合、受信アンテナ３１〜３４は、当該筐体の内部に配置されてもよく、あるいは、当該筐体の外部に配置されてもよい。一例として、受信アンテナ３１〜３４は、当該筐体の表面の上方に載せられてもよい。
本実施形態では、受信アンテナ３１〜３４は、地面Ｇに接する上方または地面Ｇから離隔した上方に配置されているが、他の構成例として、受信アンテナ３１〜３４は、地面Ｇのなか（つまり、地中）に配置されてもよい。
【００８９】
図１の例において、受電コイルＬ２が筐体を有する場合、送信アンテナ５１は、当該筐体の内部に配置されてもよく、あるいは、当該筐体の外部に配置されてもよい。一例として、送信アンテナ５１は、当該筐体の表面の下方に取り付けられてもよい。
図１の例において、受電コイルユニット２１が筐体を有する場合、送信アンテナ５１は、当該筐体の内部に配置されてもよく、あるいは、当該筐体の外部に配置されてもよい。一例として、送信アンテナ５１は、当該筐体の表面に取り付けられてもよい。
【００９０】
本実施形態では、送電コイルユニット１３に対して受電コイルユニット２１が上方に位置する状態でワイヤレス電力伝送が行われる場合を示したが、他の構成例として、送電コイルユニット１３に対して受電コイルユニット２１が下方に位置する状態でワイヤレス電力伝送が行われてもよい。
本実施形態では、送電コイルユニット１３に受信アンテナ３１〜３４が備えられ、受電コイルユニット２１に送信アンテナ５１が備えられる場合を示したが、他の構成例として、送電コイルユニット１３に送信アンテナ５１が備えられ、受電コイルユニット２１に受信アンテナ３１〜３４が備えられる構成が用いられてもよい。
【００９１】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１の位置検知システムでは、複数の受信アンテナが備えられるコイル（本実施形態では、送電コイルＬ１）と平行な面内において、複数の受信アンテナのうちの少なくとも一つの受信アンテナの軸方向の配置角度を他の受信アンテナに対して相対的に異ならせることで、それぞれの受信アンテナについて受信強度が極端に下がる領域がすべての受信アンテナについて重なることを防ぎ、これにより、位置検知精度の低下を抑制することができる。このような受信アンテナの配置では、例えば、それぞれの受信アンテナとして指向性を有するバーアンテナなどが用いられる場合に、当該指向性によって受信強度が下がる領域がすべての受信アンテナについて重なることが回避される。
したがって、本実施形態に係る位置検知システムでは、ワイヤレス送電装置の送電コイルとワイヤレス受電装置の受電コイルとの相対位置が変更可能である場合に、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との相対位置の検出において、位置の検出精度を向上させることができる。
【００９２】
本実施形態に係る位置検知システムでは、複数の受信アンテナが、コイル（本実施形態では、送電コイルＬ１）の周縁に所定の間隔で配置されている。
したがって、本実施形態に係る位置検知システムでは、各受信アンテナが空間的に離れていることで、これらの受信アンテナによって位置検知に有用なデータを得ることができる。
【００９３】
本実施形態に係る位置検知システムでは、例えば、コイル（本実施形態では、送電コイルＬ１）の周縁の方向に隣り合う受信アンテナ同士が、それぞれの軸方向が異なるように配置される。
したがって、本実施形態に係る位置検知システムでは、それぞれの受信アンテナの受信強度が下がる領域がコイルの中心領域に集中することを防止することができる。
本実施形態に係る位置検知システムでは、例えば、それぞれの受信アンテナの受信強度が強い方向がコイルの中心に向けられることにより、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との位置合わせが完了するとき付近での位置検知精度を向上させることができる。
【００９４】
本実施形態に係る位置検知システムでは、所定の方式により複数の送信アンテナを用いて、複数の受信アンテナに対して、電波を発信する。ここで、複数の送信アンテナを用いる方式としては、例えば、時分割多重方式、周波数多重方式、符号多重方式のうちのいずれかが用いられてもよい。
したがって、本実施形態に係る位置検知システムでは、複数の送信アンテナのそれぞれから発信される電波について、受信アンテナによる受信強度のデータを取得して記憶することで、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との一つの相対位置（相対座標）に対するデータ点数を増やすことができ、位置検知精度を向上させることができる。
【００９５】
本実施形態に係る位置検知システムでは、ワイヤレス電力伝送システム１においてオペレータなどから発生する要求に基づいて、複数の送信アンテナを用いて、複数の受信アンテナに対して、電波を発信する。
したがって、本実施形態に係る位置検知システムでは、複数の送信アンテナのそれぞれから発信される電波について、受信アンテナによる受信強度のデータを取得して記憶することで、送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との一つの相対位置（相対座標）に対するデータ点数を増やすことができ、位置検知精度を向上させることができる。
【００９６】
＜構成例＞
一構成例として、ワイヤレス送電装置（図１および図２の例では、ワイヤレス送電装置１０）の送電コイル（図１および図２の例では、送電コイルＬ１）からワイヤレス受電装置（図１および図２の例では、ワイヤレス受電装置２０）の受電コイル（図１および図２の例では、受電コイルＬ２）に電力をワイヤレスで伝送するワイヤレス電力伝送システム（図１および図２の例では、ワイヤレス電力伝送システム１）の位置検知システムであって、次のような構成とした。
ワイヤレス電力伝送システムは、ワイヤレス送電装置とワイヤレス受電装置との一方に、電波を発信する少なくとも一つの送信アンテナ（図１および図２の例では、送信アンテナ５１であり、図３の例では、送信アンテナ２０１〜２０２であり、図５の例では、送信アンテナ３０１〜３０２であり、図７の例では、送信アンテナ５０１〜５０３）を備える。
ワイヤレス電力伝送システムは、ワイヤレス送電装置とワイヤレス受電装置との他方に、電波を受信する複数の受信アンテナ（図１および図２の例では、受信アンテナ３１〜３４であり、図６の例では、受信アンテナ４０１〜４０４）を異なる位置に備える。
ワイヤレス電力伝送システムは、受信アンテナによって受信される電波の強度を検知する電波検知部（図１および図２の例では、電波検知部４１）と、複数の受信アンテナのそれぞれについて電波検知部によって検知された強度に基づいて、送電コイルと受電コイルとの相対位置を検知する位置検知部（図１および図２の例では、位置検知部４２）と、を備える。
ワイヤレス送電装置の送電コイルとワイヤレス受電装置の受電コイルとのうちで受信アンテナが備えられる一方のコイル（図１および図２の例では、送電コイルＬ１）の面に対して垂直な方向に、複数の受信アンテナを前記した一方のコイルの面と平行な面に射影して見た場合に、少なくとも一つの受信アンテナは、当該面内において、他の受信アンテナの軸方向とは異なる軸方向で配置されている。
ここで、複数の受信アンテナを前記した一方のコイルの面と平行な方向から見た場合、例えば、これら複数の受信アンテナは、当該面に対して同じ角度またはほぼ同じ角度となるように配置されている。一例として、当該角度は０度であってもよく、つまり、これら複数の受信アンテナを前記した一方のコイルの面と平行な方向から見た場合に、これら複数の受信アンテナは、当該面に対して平行またはほぼ平行に配置されてもよい。他の例として、当該角度は０度以外の値であってもよく、つまり、これら複数の受信アンテナを前記した一方のコイルの面と平行な方向から見た場合に、これら複数の受信アンテナは、当該面に対して当該角度またはほぼ当該角度、傾斜するように配置されてもよい。
なお、例えば、複数の受信アンテナを前記した一方のコイルの面と平行な方向から見た場合、これら複数の受信アンテナは、当該面に対して互いの角度が同じになるように配置されるが、設計誤差によってこれらがほぼ同じ角度となる配置となってもよい。一例として、これらの受信アンテナのそれぞれについて、当該受信アンテナの構成部分の少なくとも一部が前記した一方のコイルの面と平行な一つの共通な面に交わる配置が用いられてもよい。
【００９７】
一構成例として、ワイヤレス電力伝送システムの位置検知システムにおいて、複数の受信アンテナは、前記したコイルの面の中心を囲む領域に所定の間隔で配置されている（例えば、図２〜図７の例）。ここで、複数の受信アンテナは、例えば、コイルの周縁に所定の間隔で配置されてもよく、コイルユニットの周縁に所定の間隔で配置されてもよく、あるいは、コイルユニットの周辺の領域上に所定の間隔で配置されてもよい。このように、コイルの面の中心を囲む領域は、例えば、コイルの周縁を含む領域であってもよく、コイルユニットの周縁を含む領域であってもよく、あるいは、コイルユニットの周辺を含む領域であってもよい。
一構成例として、ワイヤレス電力伝送システムの位置検知システムにおいて、複数の受信アンテナのうち、前記した所定の間隔で隣り合う（例えば、前記したコイルの面の中心を中心軸として回転する方向で隣り合う）受信アンテナ同士は、それぞれの軸方向が異なるように設置されている（例えば、図２〜図５、図７の例）。
一構成例として、ワイヤレス電力伝送システムの位置検知システムにおいて、複数の送信アンテナ（図３の例では、送信アンテナ２０１〜２０２であり、図５の例では、送信アンテナ３０１〜３０２であり、図７の例では、送信アンテナ５０１〜５０３）を備え、複数の送信アンテナを時分割多重方式で切り替えて電波を発信する。
一構成例として、ワイヤレス電力伝送システムの位置検知システムにおいて、複数の送信アンテナ（図３の例では、送信アンテナ２０１〜２０２であり、図５の例では、送信アンテナ３０１〜３０２であり、図７の例では、送信アンテナ５０１〜５０３）を備え、周波数多重方式で複数の送信アンテナによって電波を発信する。
一構成例として、ワイヤレス電力伝送システムの位置検知システムにおいて、複数の送信アンテナ（図３の例では、送信アンテナ２０１〜２０２であり、図５の例では、送信アンテナ３０１〜３０２であり、図７の例では、送信アンテナ５０１〜５０３）を備え、符号多重方式で複数の送信アンテナによって電波を発信する。
一構成例として、ワイヤレス電力伝送システムの位置検知システムにおいて、複数の送信アンテナ（図３の例では、送信アンテナ２０１〜２０２であり、図５の例では、送信アンテナ３０１〜３０２であり、図７の例では、送信アンテナ５０１〜５０３）を備え、ワイヤレス電力伝送システムで発生する要求に基づいて複数の送信アンテナを切り替えて電波を発信する。
【００９８】
［位置検知システム］
以上では、ワイヤレス電力伝送システムの位置検知システムについて説明したが、同様な機能を有する位置検知システムがワイヤレス電力伝送システム以外の任意のシステムに適用されてもよい。ここで、本実施形態において、ワイヤレス電力伝送システムの位置検知システムについて説明された事項は、ワイヤレス電力伝送システム以外の任意のシステムに適用された位置検知システムに適用されてもよい。
【００９９】
一構成例として、互いの相対位置が変更可能な第１物体と第２物体との相対位置を検出する位置検知システムであって、次のような構成とした。
当該位置検知システムは、第１物体と第２物体との一方に、電波を発信する少なくとも一つの送信アンテナを備える。
当該位置検知システムは、第１物体と第２物体との他方に、電波を受信する複数の受信アンテナを異なる位置に備える。
当該位置検知システムは、受信アンテナによって受信される電波の強度を検知する電波検知部と、複数の受信アンテナのそれぞれについて電波検知部によって検知された強度に基づいて、第１物体と第２物体との相対位置を検知する位置検知部と、を備える。
第１物体と第２物体との相対位置が検知されるときに第１物体と第２物体とが対向する方向に、複数の受信アンテナを当該方向に垂直な面に射影して見た場合に、複数の受信アンテナのうちの少なくとも一つの受信アンテナは、当該面内において、他の受信アンテナの軸方向とは異なる軸方向で配置されている。
ここで、複数の受信アンテナを前記した面に平行な方向から見た場合、例えば、これら複数の受信アンテナは、前記した面に対して同じ角度またはほぼ同じ角度となるように配置されている。一例として、当該角度は０度であってもよく、つまり、これら複数の受信アンテナを前記した面と平行な方向から見た場合に、これら複数の受信アンテナは、前記した面に対して平行またはほぼ平行に配置されてもよい。他の例として、当該角度は０度以外の値であってもよく、つまり、これら複数の受信アンテナを前記した面と平行な方向から見た場合に、これら複数の受信アンテナは、前記した面に対して当該角度またはほぼ当該角度、傾斜するように配置されてもよい。
なお、例えば、複数の受信アンテナを前記した面と平行な方向から見た場合、これら複数の受信アンテナは、前記した面に対して互いに角度が同じになるように配置されるが、設計誤差によってこれらがほぼ同じ角度となる配置となってもよい。一例として、これらの受信アンテナのそれぞれについて、当該受信アンテナの構成部分の少なくとも一部が前記した面と平行な一つの共通な面に交わる配置が用いられてもよい。
【０１００】
このような位置検知システムでは、ワイヤレス給電以外の用途に適用された場合においても、第１物体と第２物体との相対位置の検出において、位置の検出精度を向上させることができる。
ここで、第１物体および第２物体としては、それぞれ、任意の物体が用いられてもよい。
【０１０１】
［以上の実施形態について］
なお、以上に説明した任意の装置における任意の構成部の機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピュータシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、オペレーティングシステム（ＯＳ：Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）あるいは周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークあるいは電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバーやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【０１０２】
また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワークあるいは電話回線等の通信回線のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイルであってもよい。差分ファイルは、差分プログラムと呼ばれてもよい。
【０１０３】
以上に説明した任意の装置における任意の構成部の機能は、プロセッサーにより実現されてもよい。例えば、本実施形態における各処理は、プログラム等の情報に基づき動作するプロセッサーと、プログラム等の情報を記憶するコンピュータ読み取り可能な記録媒体により実現されてもよい。ここで、プロセッサーは、例えば、各部の機能が個別のハードウェアで実現されてもよく、あるいは、各部の機能が一体のハードウェアで実現されてもよい。例えば、プロセッサーはハードウェアを含み、当該ハードウェアは、デジタル信号を処理する回路およびアナログ信号を処理する回路のうちの少なくとも一方を含んでもよい。例えば、プロセッサーは、回路基板に実装された１または複数の回路装置、あるいは、１または複数の回路素子のうちの一方または両方を用いて、構成されてもよい。回路装置としてはＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などが用いられてもよく、回路素子としては抵抗あるいはキャパシターなどが用いられてもよい。
【０１０４】
ここで、プロセッサーは、例えば、ＣＰＵであってもよい。ただし、プロセッサーは、ＣＰＵに限定されるものではなく、例えば、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のような、各種のプロセッサーが用いられてもよい。また、プロセッサーは、例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）によるハードウェア回路であってもよい。また、プロセッサーは、例えば、複数のＣＰＵにより構成されていてもよく、あるいは、複数のＡＳＩＣによるハードウェア回路により構成されていてもよい。また、プロセッサーは、例えば、複数のＣＰＵと、複数のＡＳＩＣによるハードウェア回路と、の組み合わせにより構成されていてもよい。また、プロセッサーは、例えば、アナログ信号を処理するアンプ回路あるいはフィルター回路等のうちの１以上を含んでもよい。
【０１０５】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【０１０６】
１…ワイヤレス電力伝送システム、１０…ワイヤレス送電装置、１１…変換回路、１２…送電回路、１３、１３ａ…送電コイルユニット、１４…制御回路、１５…送電側通信部、２０…ワイヤレス受電装置、２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ…受電コイルユニット、２２…整流平滑回路、２３…保護回路、２４…制御回路、２５…受電側通信部、３１〜３４、４０１〜４０４…受信アンテナ、４０…位置制御部、４１…電波検知部、４２…位置検知部、４３…記憶部、５１、２０１〜２０２、３０１〜３０２、５０１〜５０３…送信アンテナ、６１…通信制御部、１０１…領域、ａ１〜ａ４、ｂ１〜ｂ４…通信経路、ＥＶ…電気自動車、Ｇ…地面、Ｌ１…送電コイル、Ｌ２…受電コイル、Ｐ…商用電源、ＳＷ…スイッチ、Ｖｌｏａｄ…負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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