(57)【要約】【課題】高精度に異物を検知することができると共に、異物がある状態で電力伝送がされることを抑制することができる受電装置を提供することである。【解決手段】受電装置は、第１検知部７７，７６，７８と第２検知部８０〜８５とを備え、第１検知部７７，７６，７８は、第１検知部７７，７６，７８が検知する検知領域内における物理量を検知するセンサであり、第２検知部８０〜８５は、第２検知部８０〜８５が検知する検知領域内における物理量の変化を検知するセンサであり、制御部は、送電部から受電部への電力送電が開始される前に、送電部と受電部との間に位置する異物を第１検知部７７，７６，７８に検知させ、送電部から受電部への電力送電中に送電部と受電部との間に侵入する異物を第２検知部８０〜８５に検知させる。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に設けられた送電部から非接触で電力を受電する受電部と、
前記送電部と、前記送電部に対向する前記受電部との間に位置する異物を検知する第１検知部と、
前記送電部と前記受電部との間に侵入する異物を検知する第２検知部と、
前記第１検知部と前記第２検知部とを制御する制御部と
を備え、
前記第１検知部は、前記第１検知部が検知する検知領域内における物理量を検知するセンサであり、前記第２検知部は、前記第２検知部が検知する検知領域内における物理量の変化を検知するセンサであり、
前記制御部は、前記送電部から前記受電部への電力送電が開始される前に、前記送電部と前記受電部との間に位置する異物を前記第１検知部に検知させ、前記送電部から前記受電部への電力送電中に前記送電部と前記受電部との間に侵入する異物を前記第２検知部に検知させる、受電装置。
【請求項２】
前記第２検知部は、前記送電部と前記受電部との間に位置する領域の周囲に位置する領域を通る異物を検知可能に構成される、請求項１に記載の受電装置。
【請求項３】
報知部をさらに備え、
前記制御部は、前記第１検知部が異物を検知した場合には、前記報知部を用いて、異物が検知された旨を使用者に報知する、請求項１または請求項２に記載の受電装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第２検知部が異物を検知した場合には、前記送電部による電力送電を停止させる、請求項１から請求項３のいずれかに記載の受電装置。
【請求項５】
前記受電部は、車両に搭載され、
前記制御部は、前記受電部と前記送電部とが対向するように位置する際に、前記第１検知部に前記送電部上の異物を検知させる、請求項１から請求項４のいずれかに記載の受電装置。
【請求項６】
前記第１検知部は、複数設けられ、
前記制御部には、前記送電部が高温であるときにおける前記複数の第１検知部による検知結果を示す温度分布データが格納され、
前記制御部は、前記複数の第１検知部によって検知された検知結果と、前記温度分布データとを比較した結果に基づいて、前記複数の第１検知部が異物を検知したか否かを判断する、請求項１から請求項５のいずれかに記載の受電装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記電力送電中において、前記第１検知部を停止させる、請求項１から請求項６のいずれかに記載の受電装置。
【請求項８】
前記送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記受電部の固有周波数の１０％以下である、請求項１から請求項７のいずれかに記載の受電装置。
【請求項９】
前記受電部と前記送電部との結合係数は、０．３以下である、請求項１から請求項７のいずれかに記載の受電装置。
【請求項１０】
前記受電部は、前記送電部は、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて前記送電部から電力を受電する、請求項１から請求項９のいずれかに記載の受電装置。
【請求項１１】
車両に搭載された受電部に非接触で電力を送電する送電部と、
前記送電部と、前記送電部と対向する前記受電部との間に位置する異物を検知する第３検知部と、
前記送電部と前記受電部との間に侵入する異物を検知する第４検知部と、
前記第３検知部と前記第４検知部とを制御する制御部と
を備え、
前記第３検知部は、前記第３検知部が検知する検知領域内における物理量を検知するセンサであり、前記第４検知部は、前記第４検知部が検知する検知領域内における物理量の変化を検知するセンサであり、
前記制御部は、前記送電部から前記受電部への電力送電が開始される前に、前記送電部と前記受電部との間に位置する異物を前記第３検知部に検知させ、
前記送電部から前記受電部への電力伝送中に前記送電部と前記受電部との間に侵入する異物を前記第４検知部に検知させる、送電装置。
【請求項１２】
前記第４検知部は、前記送電部と前記受電部との間に位置する領域の周囲に位置する領域を通る異物を検知可能に構成される、請求項１１に記載の送電装置。
【請求項１３】
前記車両は報知部をさらに備え、
前記制御部は、前記第３検知部が異物を検知した場合には、前記報知部を用いて、異物が検知された旨を使用者に報知する、請求項１１または請求項１２に記載の送電装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記第４検知部が異物を検知した場合には、前記送電部による送電を停止させる、請求項１１から請求項１３のいずかに記載の送電装置。
【請求項１５】
前記第３検知部は、複数設けられ、
前記制御部には、前記送電部が高温であるときの前記複数の第３検知部による検知結果を示す温度分布データが格納され、
前記制御部は、前記複数の第３検知部によって検知された検知結果と、前記温度分布データとを比較した結果に基づいて、前記複数の第３検知部が異物を検知したか否かを判断する、請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の送電装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記送電部から前記受電部への電力送電中において、前記第３検知部を停止させる、請求項１１から請求項１５のいずれかに記載の送電装置。
【請求項１７】
前記送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記受電部の固有周波数の１０％以下である、請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の送電装置。
【請求項１８】
前記受電部と前記送電部との結合係数は、０．３以下である、請求項１１から請求項１７のいずれかに記載の送電装置。
【請求項１９】
前記送電部は、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて前記送電部から電力を受電する、請求項１１から請求項１８のいずれかに記載の送電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受電装置および送電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から非接触で電力を送電する送電装置や電力を受電する受電装置が知られている。たとえば、特開２０１０−２５２４９８号公報に記載された無線電力伝送装置は、各種センサから取得された所定のパラメータ、または時間による所定のパラメータの変化の内容を、プロファイル情報と比較し、所定のパラメータまたは変化の内容とプロファイル情報との比較結果に応じて、侵入が発生したと判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５２４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の無線電力伝送装置は、電力伝送前には、異物の検知がなされていない。このため、異物がある状態で電力伝送が開始される場合が考えられる。さらに、センサには各種の特性を有しており、採用するセンサによっては異物を正確に検知することができない。
【０００５】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、高精度に異物を検知することができると共に、異物がある状態で電力伝送がされることを抑制することができる受電装置および送電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る受電装置は、外部に設けられた送電部から非接触で電力を受電する受電部と、送電部と、送電部に対向する受電部との間に位置する異物を検知する第１検知部と、送電部と受電部との間に侵入する異物を検知する第２検知部と、第１検知部と第２検知部とを制御する制御部とを備える。上記第１検知部は、第１検知部が検知する検知領域内における物理量を検知するセンサであり、第２検知部は、第２検知部が検知する検知領域内における物理量の変化を検知するセンサである。上記制御部は、送電部から受電部への電力送電が開始される前に、送電部と受電部との間に位置する異物を第１検知部に検知させる。上記送電部から受電部への電力送電中に送電部と受電部との間に侵入する異物を第２検知部に検知させる。充電開始後前において、第１センサで静止物を検知するので、静止する異物がないことを確認した状態で電力送電を開始することができる。また、電力送電開始後は、第２センサで侵入物を検知するので、第１センサを停止することができる。
【０００７】
好ましくは、上記第２検知部は、送電部と受電部との間に位置する領域の周囲に位置する領域を通る異物を検知可能に構成される。
【０００８】
好ましくは、受電装置は、報知部をさらに備える。上記制御部は、第１検知部が異物を検知した場合には、報知部を用いて、異物が検知された旨を使用者に報知する。
【０００９】
好ましくは、上記制御部は、第２検知部が異物を検知した場合には、送電部による電力送電を停止させる。
【００１０】
好ましくは、上記受電部は、車両に搭載される。上記制御部は、受電部と送電部とが対向するように位置する際に、第１検知部に送電部上の異物を検知させる。
【００１１】
好ましくは、上記第１検知部は、複数設けられる。上記制御部には、送電部が高温であるときにおける複数の第１検知部による検知結果を示す温度分布データが格納される。上記制御部は、複数の第１検知部によって検知された検知結果と、温度分布データとを比較した結果に基づいて、複数の第１検知部が異物を検知したか否かを判断する。
【００１２】
好ましくは、上記制御部は、電力送電中において、第１検知部を停止させる。好ましくは、上記送電部の固有周波数と受電部の固有周波数との差は、受電部の固有周波数の１０％以下である。好ましくは、上記受電部と送電部との結合係数は、０．３以下である。
【００１３】
好ましくは、上記受電部は、送電部は、受電部と送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、受電部と送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて送電部から電力を受電する。
【００１４】
本発明に係る送電装置は、車両に搭載された受電部に非接触で電力を送電する送電部と、送電部と、送電部と対向する受電部との間に位置する異物を検知する第３検知部と、送電部と受電部との間に侵入する異物を検知する第４検知部と、第３検知部と第４検知部とを制御する制御部とを備える。上記第３検知部は、第３検知部が検知する検知領域内における物理量を検知するセンサである。第４検知部は、第４検知部が検知する検知領域内における物理量の変化を検知するセンサである。上記制御部は、送電部から受電部への電力送電が開始される前に、送電部と受電部との間に位置する異物を第３検知部に検知させる。上記送電部から受電部への電力伝送中に送電部と受電部との間に侵入する異物を第４検知部に検知させる。
【００１５】
好ましくは、上記第４検知部は、送電部と受電部との間に位置する領域の周囲に位置する領域を通る異物を検知可能に構成される。
【００１６】
好ましくは、上記車両は報知部をさらに備える。上記制御部は、第３検知部が異物を検知した場合には、報知部を用いて、異物が検知された旨を使用者に報知する。
【００１７】
好ましくは、上記制御部は、第４検知部が異物を検知した場合には、送電部による送電を停止させる。
【００１８】
好ましくは、上記第３検知部は、複数設けられる。上記制御部には、送電部が高温であるときの複数の第３検知部による検知結果を示す温度分布データが格納される。上記制御部は、複数の第３検知部によって検知された検知結果と、温度分布データとを比較した結果に基づいて、複数の第３検知部が異物を検知したか否かを判断する。
【００１９】
好ましくは、上記制御部は、送電部から受電部への電力送電中において、第３検知部を停止させる。好ましくは、上記送電部の固有周波数と受電部の固有周波数との差は、受電部の固有周波数の１０％以下である。好ましくは、上記受電部と送電部との結合係数は、０．３以下である。
【００２０】
好ましくは、上記送電部は、受電部と送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、受電部と送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて送電部から電力を受電する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る受電装置および送電装置によれば、高精度に異物を検知することができると共に、異物がある状態で電力伝送がされることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１に係る電力伝送システム、車両および送電装置などを模式的に示す模式図である。
【図２】図１に示した電力伝送システムにおいて非接触電力伝送を実現する電気回路図である。
【図３】車両１０の底面２５を示す底面図である。
【図４】受電装置１１を示す分解斜視図である。
【図５】二次コイル２２を模式的に示す斜視図である。
【図６】検知部８０などを模式的に示す模式図である。
【図７】受電部２０および受電装置１１を示す斜視図である。
【図８】送電部５６と受電部２０とが対向するように車両１０が停車した状態を示す斜視図である。
【図９】送電部５６と受電部２０とが対向した状態における車両１０の一部を示す側面図である。
【図１０】受電部２０と送電部５６とが対向した状態で停車した後における車両ＥＣＵ１２の制御フローを示すフロー図である。
【図１１】第１検知ユニット７１が異物検知を行うときの様子を模式的に示す平面図である。
【図１２】第２検知ユニット７２，７３，７４が異物検知を行っている状態を模式的に示す平面図である。
【図１３】電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す図である。
【図１４】送電部１９３および受電部１９６の固有周波数のズレと、電力伝送効率との関係を示すグラフである。
【図１５】固有周波数ｆ０を固定した状態で、エアギャップＡＧを変化させたときの電力伝送効率と、一次コイルに供給される電流の周波数ｆ３との関係を示すグラフである。
【図１６】電流源または磁流源からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。
【図１７】実施の形態２に係る外部給電装置５１などを示す模式図である。
【図１８】送電部５６およびその周囲に位置する各種検知ユニットを示す平面図である。
【図１９】第４検知ユニット９１，９２，９３が駆動した状態を示す平面図である。
【図２０】外部給電装置５１の制御フローを示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１から図２０を用いて、実施の形態に係る電力伝送システム、車両、受電装置、受電用コイルユニット、送電装置および送電用コイルユニットについて説明する。なお、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る電力伝送システム、車両および送電装置などを模式的に示す模式図である。
【００２５】
本実施の形態１に係る電力伝送システムは、受電装置１１を含む電動車両１０と、送電装置５０を含む外部給電装置５１とを有する。電動車両１０の受電装置１１は、主に、送電装置５０から電力を受電する。
【００２６】
駐車スペース５２には、電動車両１０を所定の位置に停車させるように、輪止や駐車位置および駐車範囲を示すラインが設けられている。
【００２７】
外部給電装置５１は、交流電源５３に接続された高周波電力ドライバ５４と、高周波電力ドライバ５４などの駆動を制御する制御部５５と、この高周波電力ドライバ５４に接続された送電装置５０と、車両１０と情報の授受を行うアンテナ６１とを含む。
【００２８】
送電装置５０は、送電部５６を含み、送電部５６は、コイルユニット６０と、このコイルユニット６０に接続されたキャパシタ５９とを含む。コイルユニット６０は、フェライトコア５７と、このフェライトコア５７に巻回された一次コイル（第１コイル）５８とを含む。一次コイル５８は、高周波電力ドライバ５４に接続されている。なお、一次コイルとは、本実施の形態１においては、一次コイル５８である。
【００２９】
図１において、電動車両１０は、車両本体１０Ａと、車両本体１０Ａに設けられた受電装置１１と、受電装置１１に接続された整流器１３と、この整流器１３に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ１４とを備える。車両１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に接続されたバッテリ１５と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ（Power  Control  Unit））１６と、このパワーコントロールユニット１６に接続されたモータユニット１７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４やパワーコントロールユニット１６などの駆動を制御する車両ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１２とを備える。車両１０は、異物検知装置１８と、使用者に異物の検知を報知する報知部４８と、外部給電装置５１との間で情報の授受を行うアンテナ４９とを備える。車両本体１０Ａは、エンジンコンパートメントや乗員収容室が内部に形成されたボディと、このボディに設けられたフェンダなどの外装部品とを備える。車両１０は、前輪１９Ｆと、後輪１９Ｂと備える。
【００３０】
なお、本実施の形態１においては、エンジン４７を備えたハイブリッド車両について説明するが、当該車両に限られない。たとえば、エンジンを備えていない電気自動車やエンジンに替えて燃料電池を備えた燃料電池車両などにも適用することができる。
【００３１】
整流器１３は、受電装置１１に接続されており、受電装置１１から供給される交流電流を直流電流に変換して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に供給する。
【００３２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、整流器１３から供給された直流電流の電圧を調整して、バッテリ１５に供給する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は必須の構成ではなく省略してもよい。この場合には、外部給電装置５１にインピーダンスを整合するための整合器を送電装置５０と高周波電力ドライバ５４との間に設けることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の代用をすることができる。
【００３３】
パワーコントロールユニット１６は、バッテリ１５に接続されたコンバータと、このコンバータに接続されたインバータとを含み、コンバータは、バッテリ１５から供給される直流電流を調整（昇圧）して、インバータに供給する。インバータは、コンバータから供給される直流電流を交流電流に変換して、モータユニット１７に供給する。
【００３４】
モータユニット１７は、たとえば、三相交流モータなどが採用されており、パワーコントロールユニット１６のインバータから供給される交流電流によって駆動する。
【００３５】
受電装置１１は、受電部２０を含む。受電部２０は、コイルユニット２４と、このコイルユニット２４に接続されたキャパシタ２３とを含む。コイルユニット２４は、フェライトコア２１と、フェライトコア２１に巻回された二次コイル（第２コイル）２２とを含む。なお、受電部２０においても、キャパシタ２３は、必須の構成ではない。二次コイル２２は、整流器１３に接続されている。なお、二次コイルとは、本実施の形態においては、二次コイル２２である。
【００３６】
図２は、図１に示した電力伝送システムにおいて非接触電力伝送を実現する電気回路図である。なお、この図２に示される回路構成は一例であって、非接触電力伝送を実現するための構成が図２の構成に限定されるものではない。
【００３７】
二次コイル２２は、キャパシタ２３とともに共振回路を形成し、外部給電装置５１の送電部５６から送出される電力を非接触で受電する。なお、特に図示しないが、二次コイル２２およびキャパシタ２３によって閉ループを形成し、二次コイル２２により受電された交流電力を電磁誘導により二次コイル２２から取出して整流器１３へ出力するコイルを別途設けてもよい。
【００３８】
一方、１次コイル５８は、キャパシタ５９とともに共振回路を形成し、交流電源５３から供給される交流電力を受電部２０へ非接触で送電する。なお、特に図示しないが、１次コイル５８およびキャパシタ５９によって閉ループを形成し、交流電源５３から出力される交流電力を電磁誘導により１次コイル５８へ供給するコイルを別途設けてもよい。
【００３９】
なお、キャパシタ２３，５９は、共振回路の固有周波数を調整するために設けられるものであり、１次コイル５８および二次コイル２２の浮遊容量を利用して所望の固有周波数が得られる場合には、キャパシタ２３，５９を設けない構成としてもよい。
【００４０】
図３は、車両１０の底面２５を示す底面図である。この図３において、「Ｄ」は、鉛直方向下方Ｄを示す。「Ｌ」は、車両左方向Ｌを示す。「Ｒ」は、車両右方向Ｒを示す。「Ｆ」は、車両前方向Ｆを示す。「Ｂ」は、車両後方向Ｂを示す。車両１０（車両本体１０Ａ）の底面２５とは、車両１０のタイヤが地面と接地された状態において、車両１０に対して鉛直方向下方に離れた位置から車両１０を見たときに見える面である。受電装置１１、受電部２０、および二次コイル２２は、底面２５に設けられている。
【００４１】
ここで、底面２５の中央部を中央部Ｐ１とする。中央部Ｐ１は、車両１０の前後方向の中央に位置すると共に、車両１０の幅方向の中央に位置する。
【００４２】
車両本体１０Ａは、車両１０の底面に設けられたフロアパネル２６を含む。フロアパネル２６は、車両の内部と車両の外部とを区画する板状の部材である。
【００４３】
なお、受電装置１１が底面２５に設けられているとは、フロアパネル２６に直付けされている場合や、フロアパネル２６やサイドメンバやクロスメンバーなどから懸架されている場合などを含む。
【００４４】
受電部２０や二次コイル２２が、底面２５に設けられているとは、受電装置１１が底面２５に設けられている状態において、後述する受電装置１１の筐体内に収容されていることを意味する。
【００４５】
前輪１９Ｆは、中央部Ｐ１よりも車両前方向Ｆ側に設けられている。前輪１９Ｆは、車両１０の幅方向に配列する右前輪１９ＦＲと左前輪１９ＦＬとを含む。後輪１９Ｂは、幅方向に配列する右後輪１９ＢＲと左後輪１９ＢＬとを含む。
【００４６】
底面２５の周縁部は、前縁部３０と、後縁部３１と、右側縁部３２と、左側縁部３３とを含む。前縁部３０は、底面２５の周縁部のうち、右前輪１９ＦＲおよび左前輪１９ＦＬよりも車両前方向Ｆ側に位置する部分である。
【００４７】
後縁部３１は、底面２５の外周縁部のうち、右後輪１９ＢＲおよび左後輪１９ＢＬよりも車両後方向Ｂ側に位置する部分である。
【００４８】
後縁部３１は、車両１０の幅方向に延びる後辺部６５と、後辺部６５の一方の端部に接続された後側辺部６６Ｒと、後辺部６５の他方の端部に接続された後側辺部６６Ｌとを含む。後側辺部６６Ｒは、後辺部６５の一方の端部から右後輪１９ＢＲに向けて延び、後側辺部６６Ｌは後辺部６５の他方の端部から左後輪１９ＢＬに向けて延びる。
【００４９】
右側縁部３２および左側縁部３３は、車両１０の幅方向に配列する。右側縁部３２および左側縁部３３は、底面２５の外周縁部のうち、前縁部３０および後縁部３１の間に位置する。
【００５０】
図４は、受電装置１１を示す分解斜視図である。受電装置１１は、受電部２０と、受電部２０を内部に収容する筐体２７とを備える。筐体２７は、開口部を有する有底状のシールド２８と、シールド２８の開口部を閉塞するように配置された蓋部２９とを備える。シールド２８は、フロアパネル２６と対向する天板部と、天板部から鉛直方向下方Ｄに垂れ下がる環状の周壁部とを含む。シールド２８は、たとえば、銅などの金属材料から形成されている。
【００５１】
蓋部２９は、シールド２８の開口部を閉塞するように形成されており、たとえば、樹脂材料などから形成されている。フェライトコア２１は、板状に形成されている。このフェライトコア２１の周面に二次コイル２２が巻回されている。なお、フェライトコア２１を樹脂性の固定部材内に収容し、二次コイル２２をこの固定部材の周面に巻きつけることで、二次コイル２２をフェライトコア２１に装着するようにしてもよい。
【００５２】
図５は、二次コイル２２を模式的に示す斜視図である。この図５に示すように、二次コイル２２は、第１端部３４と第２端部３５とを含む。二次コイル２２は、第１端部３４から第２端部３５に向かうにつれて、巻回軸線Ｏ１の周囲を取り囲むと共に、巻回軸線Ｏ１の延びる方向に変位するようにコイル線を巻回して形成されている。
【００５３】
巻回軸線Ｏ１とは、コイル線を微小区間に区分した時に、各微小区間における曲率中心点またはその近傍を通るように近似された仮想線である。
【００５４】
本実施の形態１において、二次コイル２２の中心部Ｐ２とは、巻回軸線Ｏ１上に位置する仮想点であり、巻回軸線Ｏ１が延びる方向において二次コイル２２の中央部に位置する。
【００５５】
このように構成された受電部２０（受電装置１１）は、図３に示すように、巻回軸線Ｏ１が車両１０の前後方向に延びるように配置されており、巻回軸線Ｏ１は、前縁部３０と後縁部３１とを通る。
【００５６】
受電部２０（受電装置１１）は、中央部Ｐ１よりも車両後方向Ｂ側に配置されている。具体的には、中央部Ｐ１よりも後縁部３１に近い位置に設けられている。そして、中央部Ｐ２は、前縁部３０と後縁部３１と右側縁部３２と左側縁部３３とのうち、後縁部３１に最も近接するように配置されている。
【００５７】
異物検知装置１８は第１検知ユニット７１と、第２検知ユニット７２，７３，７４とを含む。
【００５８】
第１検知ユニット７１は、複数の検知部７５，７６，７７を含み、各検知部７５，７６，７７としては、たとえば、温度センサやソナーセンサなどを採用することができる。
【００５９】
検知部７５，７６，７７は、検知部７５，７６，７７の各検知領域における物理量を測定するセンサである。
【００６０】
たとえば、赤外線センサなどの温度センサは、検知領域における赤外線という物理量を検知する。また、検知部７５，７６，７７としてソナーセンサを採用した場合には、音の反射時間という物理量を検知する。そして、各検知部７５，７６，７７は、検知した結果を図１に示す車両ＥＣＵ１２（制御部）に送る。
【００６１】
車両ＥＣＵ１２は、各検知部７５，７６，７７からの入力に基づいて、各検知部７５，７６，７７が検知した検知領域における温度を算出する。
【００６２】
検知部７５，７６，７７は、後辺部６５の近傍に設けられると共に、後辺部６５の延びる方向に間隔をあけて設けられており、各検知部７５，７６，７７は、互いに車両１０の幅方向に間隔をあけて配置されている。このように、検知部７５，７６，７７は、受電装置１１に対して、車両後方向Ｂ側に配置されている。
【００６３】
なお、この図３に示す例においては、検知部７５が車両１０の幅方向の中央部に配置されており、検知部７６は、検知部７５に対して車両右方向Ｒ側に配置されている。検知部７７は、検知部７５に対して車両左方向Ｌ側に配置されている。
【００６４】
第２検知ユニット７２は、第１検知ユニット７１よりも、後側辺部６６Ｒ側に配置されている。第２検知ユニット７２は、検知部８０と、検知部８１とを含む。
【００６５】
第２検知ユニット７３は、第１検知ユニット７１よりも後側辺部６６Ｌ側に配置されている。第２検知ユニット７３は、検知部８２と、検知部８３とを含む。
【００６６】
第２検知ユニット７４は、受電部２０よりも車両前方向Ｆ側に配置されている。第２検知ユニット７４は、検知部８４と検知部８５とを含む。検知部８０，８１，８２，８３，８４，８５は、各検知部８０，８１，８２，８３，８４，８５が検知する検知領域の物理量の変化を検知する。たとえば、検知部８０，８１，８２，８３，８４，８５としては、焦電センサを採用する。焦電センサは、検知領域内における熱変化を高精度に検知することができ、これにより、検知部８０，８１，８２，８３，８４，８５は、熱を有する物体の移動を高精度に検知することができる。検知部８０，８１，８２，８３，８４，８５は、検知結果を車両ＥＣＵ１２に送る。車両ＥＣＵ１２は、各検知部８０，８１，８２，８３，８４，８５からの入力に基づいて、各検知部８０，８１，８２，８３，８４，８５の検知領域内に異物が侵入したかを判断する。
【００６７】
図６は、検知部８０などを模式的に示す模式図である。この図６に示すように、検知部８０は、焦電素子８６と、抵抗８７と、電圧センサ８８とを含む。焦電素子８６は、侵入物（図示せず）から放出される赤外線を検知することによって侵入物の有無を検出するためのセンサである。なお、侵入物とは、焦電センサの検出範囲に本来存在しないものであり、たとえば、所定間隔を空けて非接触で電力伝送を行なう電力伝送システムの送電部と受電部との間に存在し、小動物（猫やネズミ）などが想定される。
【００６８】
焦電素子８６は、赤外線が照射されていない状態、すなわち温度が変化していない状態でも自発分極により表面電荷を有する。焦電素子８６は、通常は表面に周囲の浮遊電荷を引き寄せて中性状態となっている。赤外線が照射されることによる温度変化に伴い自発分極の状態が変化すると、表面電荷を生じる。この表面電荷の変化を表面電極および背面電極から取り出し、出力信号としている。
【００６９】
また、焦電素子８６に照射されていた赤外線が遮断されるときも、分極電荷の状態が元の状態に戻ろうとして変化し、それに応じて焦電素子８６の出力が変化する。このような焦電素子８６の出力変化を検出することによって、侵入物の有無を検出することができる。
【００７０】
そして、検知領域に侵入物が侵入すると、検知領域内における温度変化に基づく分極電化の状態変化が大きいので、侵入物の侵入などを高精度に検知することができる。
【００７１】
なお、焦電素子８６には、赤外線集光レンズが設けられており、この赤外線集光レンズの形状などを変更することで、焦電素子８６の検知領域を適宜変更することができる。
【００７２】
図１において、報知部４８は、たとえば、警告音を発する音源部と、異物が検知されたことを表示する表示部と、使用者によって操作され、音源部の駆動と表示部の警告表示を解除する操作部とを含む。
【００７３】
図７は、受電部２０および受電装置１１を示す斜視図である。図７に示すように、受電装置１１は、送電部５６と、この送電部５６を内部に収容する筐体６２とを備える。筐体６２は、鉛直方向上方Ｕに向けて開口する開口部が形成されたシールド６３と、このシールド６３の開口部を閉塞するように配置された図示しない蓋部とを含む。
【００７４】
そして、送電部５６は、コイルユニット６０と、このコイルユニット６０に接続されたキャパシタ５９とを含み、コイルユニット６０は、板状のフェライトコア５７と、フェライトコア５７の周面に巻回された一次コイル５８とを含む。
【００７５】
一次コイル５８は、一端部から他端部に向かうにつれて、巻回軸線Ｏ１０の周囲を取り囲むと共に巻回軸線Ｏ１０の延びる方向に変位するようにコイル線を巻回して形成されている。
【００７６】
そして、受電部２０と送電部５６との間で電力伝送する際には、受電部２０と送電部５６とが鉛直方向に対向する。なお、本実施の形態において、受電部２０との大きさと送電部５６の大きさとは、実質的に同じ大きさとされているが、送電部５６を受電部２０よりも大きく形成してもよい。
【００７７】
図８は、送電部５６と受電部２０とが対向するように車両１０が停車した状態を示す斜視図であり、図９は、送電部５６と受電部２０とが対向した状態における車両１０の一部を示す側面図である。
【００７８】
この図９に示すように、受電部２０は、送電部５６の上方に配置され、受電部２０と５６とは対向する。
【００７９】
なお、本実施の形態においては、受電部２０が送電部５６の上方に位置するように、車両１０が進む進入方向Ｄ１は、車両後方向Ｂである。
【００８０】
図１０は、受電部２０と送電部５６とが対向した状態で停車した後における車両ＥＣＵ１２の制御フローを示すフロー図である。
【００８１】
送電部５６から受電部２０が受電可能な位置で車両１０が停車すると、車両ＥＣＵ１２は、第１検知ユニット７１を起動する。そして、車両ＥＣＵ１２は、第１検知ユニット７１が異物を検知したか否かを判断する（ＳＴＥＰ１）。
【００８２】
なお、当該ＳＴＥＰ１は、第１検知ユニット７１が、受電部２０と送電部５６との間に位置する検知領域内の物理量を検知するステップと、第１検知ユニット７１が検知した物理量を異物検知装置１８に出力するステップと、異物検知装置１８が第１検知ユニット７１からの入力に基づいて、異物の有無を判断するステップとを含む。このように、ＳＴＥＰ１においては、異物検知装置１８が第１検知ユニット７１を用いて、受電部２０と送電部５６との間に異物があるか否かを判断する。
【００８３】
図１１は、第１検知ユニット７１が異物検知を行うときの様子を模式的に示す平面図である。この図１１において、検知部７５，７６，７７として、赤外線センサが採用された場合には、検知部７５，７６，７７は、検知領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３から放射される赤外線量を検知する。検知部７５，７６，７７の検知領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、検知部７５，７６，７７から下方に離れるにつれて広がるように分布しており、各検知領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、略円錐形状である。そして、検知領域Ｒ１と検知領域Ｒ２と検知領域Ｒ３とが、送電部５６の上面の全体を覆うように、検知部７５，７６，７７が配置されている。
【００８４】
このため、検知部７５，７６，７７は、受電部２０と送電部５６との間の赤外線などの物理量を検知することができる。検知部７５，７６，７７は、検知した物理量を異物検知装置１８に入力する。
【００８５】
そして、車両ＥＣＵ１２は、各検知部７５，７６，７７からの出力に基づいて、各検知領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３における温度や温度分布を算出する。
【００８６】
このように、送電部５６から受電部２０への電力送電の開始前において、検知領域の物理量を検知する検知部７５，７６，７７を用いて、受電部２０と送電部５６との間に位置する異物を検知することで、たとえば、小動物が初めから送電部５６上におり、当該書動物が動かない場合でも、当該小動物を検知することができる。
【００８７】
その一方で、焦電センサなどのように、検知領域の物理量の変動を検知するセンサでは、当初から受電部２０と送電部５６との間に小動物などの異物があり、当該異物が動かない場合には、当該小動物を検知することが困難である。
【００８８】
車両ＥＣＵ１２が第１検知ユニット７１から入力された入力値に基づいて、各検知領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３内に異物があるか否かを判断するステップについて説明する。
【００８９】
車両ＥＣＵ１２の記憶部には、予め、送電部５６が高温であるときに第１検知ユニット７１が検知したときの温度分布データが格納されている。
【００９０】
そして、車両ＥＣＵ１２は、格納された温度分布データと、第１検知ユニット７１が検知した検知結果とを比較した結果に基づいて、受電部２０と送電部５６との間に異物があるか否かを判断する。
【００９１】
たとえば、温度分布データの温度分布の偏差と、第１検知ユニット７１が検知した温度分布の偏差とが、予め定められた閾値を超える場合には、車両ＥＣＵ１２は、異物が受電部２０と送電部５６との間にあると判断する。
【００９２】
これにより、他の車両が充電を行った直後である場合には、送電部５６自体の温度が常温おりも高温である場合が想定されるが、このような場合であっても、受電部２０と送電部５６と間に異物が存在するか否かを判断することができる。なお、「常温」とは、送電部５６が、たとえば、数時間使用されたいない状態のときの温度である。さらに、第１検知ユニット７１の各検知部として、ソナーセンサが採用された場合には、異物検知装置１８には、予め、異物がない状態での検知結果が格納されている。そして、異物検知装置１８は、実際に、電力送電前に第１検知ユニット７１を駆動した結果と、格納された検知結果とを比較することで、受電部２０と送電部５６との間の異物の有無を判断する。
【００９３】
車両ＥＣＵ１２は、第１検知ユニット７１からの出力に基づいて、第１検知ユニット７１が異物を検知したと判断すると（ＳＴＥＰ１にて「ＹＥＳ」）、車両ＥＣＵ１２は、報知部４８を駆動する（ＳＴＥＰ９）。これにより、使用者に受電部２０と送電部５６との間に異物があることを報知することができる。
【００９４】
次に、車両ＥＣＵ１２は、使用者によって警告解除されたかを判断する（ＳＴＥＰ３）。使用者が受電部２０と送電部５６との間を確認した結果、小動物などの異物が確認できない場合や、受電部２０と送電部５６との間に位置する異物を排除したには、使用者は報知部４８に設けられた操作部を操作することで報知部４８の警告を解除することができる。
【００９５】
車両ＥＣＵ１２は、報知部４８の警告が解除されていないと判断すると（ＳＴＥＰ３において「ＮＯ」）、車両ＥＣＵ１２は、再度、第１検知ユニット７１が受電部２０と送電部５６との間に異物を検知したか否かを判断する（ＳＴＥＰ１）。
【００９６】
車両ＥＣＵ１２は、異物が受電部２０と送電部５６との間にないと判断すると、（ＳＴＥＰ１において「ＮＯ」）、車両ＥＣＵ１２は、報知部４８の警告を停止させる（ＳＴＥＰ４）。
【００９７】
次に、異物検知装置１８は、第２検知ユニット７２，７３，７４を起動する（ＳＴＥＰ５）。なお、上記「ＳＴＥＰ３」において、使用者によって、報知部４８の警告が解除された場合（ＳＴＥＰ３において「ＹＥＳ」）にも、車両ＥＣＵ１２は、第２検知ユニット７２，７３，７４を起動させる（ＳＴＥＰ５）。
【００９８】
次に、車両ＥＣＵ１２は、第１検知ユニット７１を停止させる（ＳＴＥＰ６）。第１検知ユニット７１の駆動を停止することで、消費電力を抑制することができる。なお、この図１１に示すフローにおいては、第２検知ユニット７２，７３，７４を起動した後、第１検知ユニット７１を停止させているが、第１検知ユニット７１を駆動し続けるようにしてもよい。
【００９９】
次に、受電部２０と送電部５６と間で電力伝送を開始する（ＳＴＥＰ７）。なお、受電部２０と送電部５６との間で電力伝送を行うときの伝送原理などについては後述する。
【０１００】
次に、異物検知装置１８は、第２検知ユニット７２，７３，７４が異物を検知したか否かを判断する（ＳＴＥＰ８）。すなわち、当該ＳＴＥＰ８は、異物検知装置１８が第２検知ユニット７２，７３，７４を用いて、受電部２０と送電部５６との間に異物が外部から侵入したか否かを判断するステップである。具体的には、第２検知ユニット７２，７３，７４が各検知領域の物理量の変動を検知するステップと、第２検知ユニット７２，７３，７４が検知した物理量の変動を異物検知装置１８に入力するステップと、異物検知装置１８が入力された入力値に基づいて、検知領域を異物が通ったか否かを判断するステップとを含む。
【０１０１】
図１２は、第２検知ユニット７２，７３，７４が異物検知を行っている状態を模式的に示す平面図である。この図１２に示すように、検知部８１と、検知部８２とが協働して、検知領域Ｒ４内の物理量の変化を検知する。車両ＥＣＵ１２は、検知部８１，８２が検知した物理量の変動に基づいて、検知領域Ｒ４内に小動物などの異物が入り込んだか否かを判断する。
【０１０２】
検知部８０と検知部８４とが協働して、検知領域Ｒ５内の物理量の変化を検知する。車両ＥＣＵ１２は、検知部８０，８４が検知した物理量の変動に基づいて、検知領域Ｒ５内に小動物などの異物が入り込んだか否かを判断する。
【０１０３】
たとえば、小動物が検知領域Ｒ５内を通過すると、検知部８０，８４の少なくとも一方は、小動物の侵入による温度変化を検知して、検知結果を車両ＥＣＵ１２に送信する。車両ＥＣＵ１２は、検知部８０，８４から入力された検知結果に基づいて、検知領域Ｒ５内に小動物などの異物が侵入したか否かを判断する。
【０１０４】
検知部８３と検知部８５とが協働して、検知領域Ｒ６内の物理量の変化を検知する。車両ＥＣＵ１２は、検知部８３，８５が検知した物理量の変動に基づいて、検知領域Ｒ６内に小動物などの異物が入り込んだか否かを判断する。
【０１０５】
ここで、検知領域Ｒ４と、検知領域Ｒ５と、検知領域Ｒ６との物理量の変動を検知する
検知部８０〜８５は、検知部７５〜７７よりも、物理量の変動を精度よく検知することができる。
【０１０６】
検知領域Ｒ４と、検知領域Ｒ５と、検知領域Ｒ６とは、受電部２０と送電部５６との間に位置する領域の周囲を取り囲むように配置されている。なお、この図１２に示す例においては、検知領域Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６は、送電部５６および受電部２０の間に位置する領域の一部を含むと共に、受電部２０と送電部５６との間に位置する領域の周囲を取り囲むように配置されている。
【０１０７】
当然のことながら、検知領域Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６は、受電部２０と送電部５６との間に位置する領域全体を含むようにしてもよい。
【０１０８】
ここで、検知領域Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７内に小動物などが入り込んだ場合には、当該異物が検知領域Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７を通過して、受電部２０と送電部５６との間に入り込む場合と、検知領域Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７内であって、送電部５６上から離れた領域に入り込む場合とが考えられる。
【０１０９】
仮に、小動物が検知領域Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７内であって、送電部５６上から離れた位置に入り込んだとしても、当該異物が受電部２０と送電部５６との間に入り込む可能性が高い。
【０１１０】
そこで、異物検知装置１８は、送電部５６から受電部２０への電力伝送中に、検知領域Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７内に小動物などが入り込んだ場合には、「異物が送電部から受電部への電力伝送中に送電部と受電部との間に侵入した」と判断する。
【０１１１】
そこで、車両ＥＣＵ１２は、第２検知ユニット７２，７３，７４が異物を検知したと判断すると（ＳＴＥＰ７において「ＹＥＳ」）、送電部５６の電力送電を停止させる（ＳＴＥＰ９）。
【０１１２】
具体的には、車両ＥＣＵ１２は、図１に示す通信部として機能するアンテナ４９から通信部として機能するアンテナ６１に、高周波電力ドライバ５４の駆動を停止させる信号を送信する。
【０１１３】
高周波電力ドライバ５４の駆動が停止することで、送電部５６からの送電が停止する。これにより、受電部２０と送電部５６との間に小動物などの異物がある状態で、送電部５６から受電部２０に電力が送電されることを抑制することができる。次に、車両ＥＣＵ１２は、第２検知ユニット７２，７３，７４の駆動を停止させる（ＳＴＥＰ１０）。
【０１１４】
上記ＳＴＥＰ８において、異物を検知できなかった場合には、バッテリ１５の充電が完了したか否かを判断する（ＳＴＥＰ１１）。車両ＥＣＵ１２は、バッテリ１５が満充電状態ではないと判断すると（ＳＴＥＰ１１において「ＮＯ」）、第２検知ユニット７２，７３，７４が異物を検知したか否かを判断する（ＳＴＥＰ８）。
【０１１５】
そして、車両ＥＣＵ１２は、上記のＳＴＥＰ８およびＳＴＥＰ１１の制御を繰り返し、バッテリ１５が満充電となったことを検知すると（ＳＴＥＰ１１において「ＹＥＳ」）、送電部５６からの電力送電を停止させる（ＳＴＥＰ９）。次に、第２検知ユニット７２，７３，７４の駆動を停止させる（ＳＴＥＰ１０）。
【０１１６】
上記のように、車両ＥＣＵ１２は、送電部５６から受電部２０への電力送電がなされる前に、検知領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の物理量を検知する複数の検知部７５，７６，７７を用いて、受電部２０と送電部５６との間に位置する小動物などの異物を検知する。そして、送電部５６から受電部２０への電力送電中においては、車両ＥＣＵ１２は、検知領域Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６の物理量の変化を検知する検知部８０〜８５を用いて、受電部２０と送電部５６との間に侵入する小動物などの異物を検知する。
【０１１７】
このように車両ＥＣＵ１２が各検知部を制御することで、受電部２０と送電部５６との間に入り込んだ状態で、送電部５６から受電部２０に電力が送電されることを抑制することができる。
【０１１８】
なお、本実施の形態１においては、受電部２０と送電部５６とが対向して、車両１０が停車した状態で、図１１に示す第１検知ユニット７１による検知が開始されているが、第１検知ユニット７１が駆動するタイミングとしては、上記のタイミングに限られない。
【０１１９】
図８において、受電部２０と送電部５６とが上下方向に対向するように車両１０が車両後方向Ｂに進む過程において、第１検知ユニット７１は、送電部５６の上方を通過する。このように、第１検知ユニット７１が送電部５６の上方を通過する際に、送電部５６上に異物があるか否かを検知するようにしてもよい。
【０１２０】
このように、第１検知ユニット７１が送電部５６の上方を通過する際に、送電部５６上の異物を検知することで、車両１０が停車すると、直ぐに、第２検知ユニット７２，７３，７４による異物検知を開始することができる。
【０１２１】
図１３から図１６を用いて、受電部２０と送電部５６との間の電力伝送の原理について説明する。
【０１２２】
本実施の形態に係る電力伝送システムにおいては、送電部５６の固有周波数と、受電部２０の固有周波数との差は、受電部２０または送電部５６の固有周波数の１０％以下である。このような範囲に各送電部５６および受電部２０の固有周波数を設定することで、電力伝送効率を高めることができる。その一方で、固有周波数の差が受電部２０または送電部５６の固有周波数の１０％よりも大きくなると、電力伝送効率が１０％より小さくなり、バッテリ１５の充電時間が長くなるなどの弊害が生じる。
【０１２３】
ここで、送電部５６の固有周波数とは、キャパシタ５９が設けられていない場合には、一次コイル５８のインダクタンスと、一次コイル５８のキャパシタンスとから形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。キャパシタ５９が設けられた場合には、送電部５６の固有周波数とは、一次コイル５８およびキャパシタ５９のキャパシタンスと、一次コイル５８のインダクタンスとによって形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。上記電気回路において、制動力および電気抵抗をゼロもしくは実質的にゼロとしたときの固有周波数は、送電部５６の共振周波数とも呼ばれる。
【０１２４】
同様に、受電部２０の固有周波数とは、キャパシタ２３が設けられていない場合には、二次コイル２２のインダクタンスと、二次コイル２２のキャパシタンスとから形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。キャパシタ２３が設けられた場合には、受電部２０の固有周波数とは、二次コイル２２およびキャパシタ２３のキャパシタンスと、二次コイル２２のインダクタンスとによって形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。上記電気回路において、制動力および電気抵抗をゼロもしくは実質的にゼロとしたときの固有周波数は、受電部２０の共振周波数とも呼ばれる。
【０１２５】
図１３および図１４を用いて、固有周波数の差と電力伝送効率との関係とを解析したシミュレーション結果について説明する。図１３は、電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す図である。電力伝送システムは、送電装置１９０と、受電装置１９１とを備え、送電装置１９０は、コイル１９２（電磁誘導コイル）と、送電部１９３とを含む。送電部１９３は、コイル１９４（１次コイル）と、コイル１９４に設けられたキャパシタ１９５とを含む。
【０１２６】
受電装置１９１は、受電部１９６と、コイル１９７（電磁誘導コイル）とを備える。受電部１９６は、コイル１９９とこのコイル１９９（２次コイル）に接続されたキャパシタ１９８とを含む。
【０１２７】
コイル１９４のインダクタンスをインダクタンスＬｔとし、キャパシタ１９５のキャパシタンスをキャパシタンスＣ１とする。コイル１９９のインダクタンスをインダクタンスＬｒとし、キャパシタ１９８のキャパシタンスをキャパシタンスＣ２とする。このように各パラメータを設定すると、送電部１９３の固有周波数ｆ１は、下記の式（１）によって示され、受電部１９６の固有周波数ｆ２は、下記の式（２）によって示される。
【０１２８】
ｆ１＝１／{２π（Ｌｔ×Ｃ１）1/2}・・・（１）
ｆ２＝１／{２π（Ｌｒ×Ｃ２）1/2}・・・（２）
ここで、インダクタンスＬｒおよびキャパシタンスＣ１，Ｃ２を固定して、インダクタンスＬｔのみを変化させた場合において、送電部１９３および受電部１９６の固有周波数のズレと、電力伝送効率との関係を図１４に示す。なお、このシミュレーションにおいては、コイル１９４およびコイル１９９の相対的な位置関係は固定した状態であって、さらに、送電部１９３に供給される電流の周波数は一定である。
【０１２９】
図１４に示すグラフのうち、横軸は、固有周波数のズレ（％）を示し、縦軸は、一定周波数での伝送効率（％）を示す。固有周波数のズレ（％）は、下記式（３）によって示される。
【０１３０】
（固有周波数のズレ）＝{（ｆ１−ｆ２）／ｆ２}×１００（％）・・・（３）
図１４からも明らかなように、固有周波数のズレ（％）が±０％の場合には、電力伝送効率は、１００％近くとなる。固有周波数のズレ（％）が±５％の場合には、電力伝送効率は、４０％となる。固有周波数のズレ（％）が±１０％の場合には、電力伝送効率は、１０％となる。固有周波数のズレ（％）が±１５％の場合には、電力伝送効率は、５％となる。すなわち、固有周波数のズレ（％）の絶対値（固有周波数の差）が、受電部１９６の固有周波数の１０％以下の範囲となるように各送電部および受電部の固有周波数を設定することで電力伝送効率を高めることができることがわかる。さらに、固有周波数のズレ（％）の絶対値が受電部１９６の固有周波数の５％以下となるように、各送電部および受電部の固有周波数を設定することで電力伝送効率をより高めることができることがわかる。なお、シミュレーションソフトしては、電磁界解析ソフトウェア（JMAG（登録商標）：株式会社ＪＳＯＬ製）を採用している。
【０１３１】
次に、本実施の形態に係る電力伝送システムの動作について説明する。
図１において、一次コイル５８には、高周波電力ドライバ５４から交流電力が供給される。この際、一次コイル５８を流れる交流電流の周波数が特定の周波数となるように電力が供給されている。
【０１３２】
一次コイル５８に特定の周波数の電流が流れると、一次コイル５８の周囲には特定の周波数で振動する電磁界が形成される。
【０１３３】
二次コイル２２は、一次コイル５８から所定範囲内に配置されており、二次コイル２２は一次コイル５８の周囲に形成された電磁界から電力を受け取る。
【０１３４】
本実施の形態においては、二次コイル２２および一次コイル５８は、所謂、ヘリカルコイルが採用されている。このため、一次コイル５８の周囲には、特定の周波数で振動する磁界および電界が形成され、二次コイル２２は主に当該磁界から電力を受け取る。
【０１３５】
ここで、一次コイル５８の周囲に形成される特定の周波数の磁界について説明する。「特定の周波数の磁界」は、典型的には、電力伝送効率と一次コイル５８に供給される電流の周波数と関連性を有する。そこで、まず、電力伝送効率と、一次コイル５８に供給される電流の周波数との関係について説明する。一次コイル５８から二次コイル２２に電力を伝送するときの電力伝送効率は、一次コイル５８および二次コイル２２の間の距離などの様々な要因よって変化する。たとえば、送電部５６および受電部２０の固有周波数（共振周波数）を固有周波数ｆ０とし、一次コイル５８に供給される電流の周波数を周波数ｆ３とし、二次コイル２２および一次コイル５８の間のエアギャップをエアギャップＡＧとする。
【０１３６】
図１５は、固有周波数ｆ０を固定した状態で、エアギャップＡＧを変化させたときの電力伝送効率と、一次コイル５８に供給される電流の周波数ｆ３との関係を示すグラフである。
【０１３７】
図１５に示すグラフにおいて、横軸は、一次コイル５８に供給する電流の周波数ｆ３を示し、縦軸は、電力伝送効率（％）を示す。効率曲線Ｌ１は、エアギャップＡＧが小さいときの電力伝送効率と、一次コイル５８に供給する電流の周波数ｆ３との関係を模式的に示す。この効率曲線Ｌ１に示すように、エアギャップＡＧが小さい場合には、電力伝送効率のピークは周波数ｆ４，ｆ５（ｆ４＜ｆ５）において生じる。エアギャップＡＧを大きくすると、電力伝送効率が高くなるときの２つのピークは、互いに近づくように変化する。そして、効率曲線Ｌ２に示すように、エアギャップＡＧを所定距離よりも大きくすると、電力伝送効率のピークは１つとなり、一次コイル５８に供給する電流の周波数が周波数ｆ６のときに電力伝送効率がピークとなる。エアギャップＡＧを効率曲線Ｌ２の状態よりもさらに大きくすると、効率曲線Ｌ３に示すように電力伝送効率のピークが小さくなる。
【０１３８】
たとえば、電力伝送効率の向上を図るため手法として次のような第１の手法が考えられる。第１の手法としては、図１に示す一次コイル５８に供給する電流の周波数を一定として、エアギャップＡＧにあわせて、キャパシタ５９やキャパシタ２３のキャパシタンスを変化させることで、送電部５６と受電部２０との間での電力伝送効率の特性を変化させる手法が挙げられる。具体的には、一次コイル５８に供給される電流の周波数を一定とした状態で、電力伝送効率がピークとなるように、キャパシタ５９およびキャパシタ２３のキャパシタンスを調整する。この手法では、エアギャップＡＧの大きさに関係なく、一次コイル５８および二次コイル２２に流れる電流の周波数は一定である。なお、電力伝送効率の特性を変化させる手法としては、送電装置５０と高周波電力ドライバ５４との間に設けられた整合器を利用する手法や、コンバータ１４を利用する手法などを採用することもできる。
【０１３９】
また、第２の手法としては、エアギャップＡＧの大きさに基づいて、一次コイル５８に供給する電流の周波数を調整する手法である。たとえば、図１５において、電力伝送特性が効率曲線Ｌ１となる場合には、一次コイル５８には周波数が周波数ｆ４または周波数ｆ５の電流を一次コイル５８に供給する。そして、周波数特性が効率曲線Ｌ２，Ｌ３となる場合には、周波数が周波数ｆ６の電流を一次コイル５８に供給する。この場合では、エアギャップＡＧの大きさに合わせて一次コイル５８および二次コイル２２に流れる電流の周波数を変化させることになる。
【０１４０】
第１の手法では、一次コイル５８を流れる電流の周波数は、固定された一定の周波数となり、第２の手法では、一次コイル５８を流れる周波数は、エアギャップＡＧによって適宜変化する周波数となる。第１の手法や第２の手法などによって、電力伝送効率が高くなるように設定された特定の周波数の電流が一次コイル５８に供給される。一次コイル５８に特定の周波数の電流が流れることで、一次コイル５８の周囲には、特定の周波数で振動する磁界（電磁界）が形成される。受電部２０は、受電部２０と送電部５６の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界を通じて送電部５６から電力を受電している。したがって、「特定の周波数で振動する磁界」とは、必ずしも固定された周波数の磁界とは限らない。なお、上記の例では、エアギャップＡＧに着目して、一次コイル５８に供給する電流の周波数を設定するようにしているが、電力伝送効率は、一次コイル５８および二次コイル２２の水平方向のずれ等のように他の要因によっても変化するものであり、当該他の要因に基づいて、一次コイル５８に供給する電流の周波数を調整する場合がある。
【０１４１】
なお共鳴コイルとしてヘリカルコイルを採用した例について説明したが、共鳴コイルとして、メアンダラインなどのアンテナなどを採用した場合には、一次コイル５８に特定の周波数の電流が流れることで、特定の周波数の電界が一次コイル５８の周囲に形成される。そして、この電界をとおして、送電部５６と受電部２０との間で電力伝送が行われる。
【０１４２】
本実施の形態に係る電力伝送システムにおいては、電磁界の「静電磁界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用することで、送電および受電効率の向上が図られている。図１６は、電流源または磁流源からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図１６を参照して、電磁界は３つの成分から成る。曲線ｋ１は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線ｋ２は、波源からの距離の２乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線ｋ３は、波源からの距離の３乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。なお、電磁界の波長を「λ」とすると、「輻射電磁界」と「誘導電磁界」と「静電磁界」との強さが略等しくなる距離は、λ／2πとあらわすことができる。
【０１４３】
「静電磁界」は、波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域であり、本実施の形態に係る電力伝送システムでは、この「静電磁界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギー（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、「静電磁界」が支配的な近接場において、近接する固有周波数を有する送電部５６および受電部２０（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、送電部５６から他方の受電部２０へエネルギー（電力）を伝送する。この「静電磁界」は遠方にエネルギーを伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電磁界」によってエネルギー（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。
【０１４４】
このように、この電力伝送システムにおいては、送電部と受電部とを電磁界によって共振（共鳴）させることで送電部と受電部との間で非接触で電力が送電される。このような受電部と送電部との間に形成される電磁場は、たとえば、近接場共振（共鳴）結合場という場合がある。
【０１４５】
本実施の形態の電力伝送における送電部５６と受電部２０との結合を、たとえば、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「磁場共振（共鳴）結合」、「近接場共振（共鳴）結合」、「電磁界（電磁場）共振結合」または「電界（電場）共振結合」という。
【０１４６】
「電磁界（電磁場）共振結合」は、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「電界（電場）共振結合」のいずれも含む結合を意味する。
【０１４７】
本明細書中で説明した送電部５６の一次コイル５８と受電部２０の二次コイル２２とは、コイル形状のアンテナが採用されているため、送電部５６と受電部２０とは主に、磁界によって結合しており、送電部５６と受電部２０とは、「磁気共鳴結合」または「磁界（磁場）共鳴結合」している。
【０１４８】
なお、一次コイル５８および二次コイル２２として、たとえば、メアンダラインなどのアンテナを採用することも可能であり、この場合には、送電部５６と受電部２０とは主に、電界によって結合している。このときには、送電部５６と受電部２０とは、「電界（電場）共振結合」している。このように、本実施の形態においては、受電部２０と送電部５６との間で非接触で電力伝送をしている。このように、非接触で電力伝送する際には、受電部２０と送電部５６との間には、主に、磁界が形成される。
【０１４９】
（実施の形態２）
図１７から図１９を用いて、本実施の形態に係る外部給電装置５１などについて説明する。
【０１５０】
本実施の形態２に係る外部給電装置５１は、送電部５６と受電部２０とが対向配置された状態において、受電部２０と送電部５６との間に位置する異物を検知する第３検知ユニット９０と、受電部２０と送電部５６との間に侵入する異物を検知する第４検知ユニット９３などを含む。
【０１５１】
図１８は、送電部５６およびその周囲に位置する各種検知ユニットを示す平面図である。この図１８に示すように、外部給電装置５１は、第３検知ユニット９０と、第４検知ユニット９１，９２，９３とを含む。
【０１５２】
第３検知ユニット９０は、送電部５６に対して進入方向Ｄ１前方側に配置されている。第３検知ユニット９０は、検知部９４，９５，９６を含む。
【０１５３】
検知部９４は、検知領域Ｒ１０の物理量を検知する。検知部９５は、検知領域Ｒ１１の物理量を検知する。検知部９６は、検知領域Ｒ１２の物理量を検知する。なお、検知領域Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２は、送電部５６の上面を覆う。
【０１５４】
このため、第３検知ユニット９０によって、受電部２０と送電部５６とが対向した状態において、受電部２０と送電部５６との間に位置する異物を検知することができる。
【０１５５】
第４検知ユニット９１は、第３検知ユニット９０に対して停車する車両１０の幅方向に間隔をあけて配置されている。また、第４検知ユニット９２は、第３検知ユニット９０に対して第４検知ユニット９１と反対方向に配置されている。第４検知ユニット９３は、送電部５６に対して、進入方向Ｄ１後方側に配置されている。
【０１５６】
第４検知ユニット９１は、検知部１００，１０１を含む。第４検知ユニット９２は、検知部１０３，１０４を含み、第４検知ユニット９３は、検知部１０４，１０５を含む。
【０１５７】
検知部１００〜１０５は、検知領域の物理量の変化を検知する。検知部１００〜１０５としては、たとえば、焦電センサなどを採用する。
【０１５８】
図１９に示すように、第４検知ユニット９１，９２，９３が駆動すると、送電部５６と受電部２０との間に位置する領域の周囲に位置すると共に、送電部５６と受電部２０との間に位置する領域を取り囲むように配置された検知領域Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５内の物理量の変動を検知する。
【０１５９】
具体的には、検知部１０１と、検知部１０２とが協働して、検知領域Ｒ１３内の物理量の変動を検知する。検知領域Ｒ１３は、送電部５６に対して進入方向Ｄ１前方側に位置する。
【０１６０】
検知部１００と検知部１０４とが協働して、検知領域Ｒ１４内の物理量の変動を検知する。検知領域Ｒ１４は、送電部５６に対して、停車する車両１０の幅方向側にずれている。検知部１０３と検知部１０５とが協働して、検知領域Ｒ１５内の物理量の変動を検知する。検知領域Ｒ１４は、送電部５６に対して、検知領域Ｒ１４と反対側に位置している。
【０１６１】
上記のように構成された外部給電装置５１を用いて、受電部２０に電力伝送するときの外部給電装置５１の駆動について説明する。
【０１６２】
図２０は、外部給電装置５１の制御フローを示すフロー図である。まず、車両１０は、受電部２０と送電部５６とが対向した状態で停車すると、アンテナ４９からアンテナ６１に車両１０が停車した旨を送信する。
【０１６３】
外部給電装置５１は、車両１０から車両１０が停車したことを受信すると、外部給電装置５１の制御を開始する。
【０１６４】
まず、制御部５５は、第３検知ユニット９０が異物を検知したか否かを判断する（ＳＴＥＰ１）。ここで、制御部５５の記憶部には、送電部５６が高温であるときに第３検知ユニット９０が検知したとき検知結果を示す温度分布データが予め格納されている。
【０１６５】
そして、制御部５５は、第３検知ユニット９０が検知した検知結果と、格納された温度分布データとを比較した結果に基づいて、受電部２０と送電部５６との間に異物があるか否かを判断する。
【０１６６】
なお、上記のような判断手法は、一例であって、他の手法を採用して、異物の有無を判断するようにしてもよい。
【０１６７】
たとえば、第３検知ユニット９０の各検知部として、ソナーセンサを採用した場合には、予め、異物がない状態で第３検知ユニット９０が検知した検知結果を異物検知装置１８の記憶部に格納する。そして、実際に、第３検知ユニット９０を駆動した結果と、格納された検知結果とを比較して、異物検知装置１８が異物の有無を判断するようにしてもよい。
【０１６８】
このように、制御部５５は、第３検知ユニット９０を用いて、受電部２０と送電部５６との間に小動物などの異物があるか検知する。制御部５５は、第３検知ユニット９０が異物を検知したと判断すると（ＳＴＥＰ２１において「ＹＥＳ」）、アンテナ６１から車両１０に異物を検知した旨の信号を送信する（ＳＴＥＰ２２）。
【０１６９】
図１７において、車両ＥＣＵ１２は、異物を検知した旨の信号を受信すると、報知部４８を駆動する。報知部４８が駆動された後、使用者によって報知部４８の操作部が操作され、報知部４８の警告状態が解除されると、車両ＥＣＵ１２は、アンテナ４９からアンテナ６１に警告状態が解除された旨の信号を送信する。
【０１７０】
その一方で、制御部５５は、車両１０から警告解除された旨の信号を受信していない場合には、使用者によって警告が解除されていないと判断して（ＳＴＥＰ２３）、上記のＳＴＥＰ２１に戻る。
【０１７１】
そして、制御部５５は、車両１０から警告解除された旨の信号を受信した場合には、使用者によって警告が解除されたとして（ＳＴＥＰ２３において「ＹＥＳ」）、第４検知ユニット９１，９２，９３を起動する（ＳＴＥＰ２４）。
【０１７２】
次に、第３検知ユニット９０を停止する（ＳＴＥＰ２５）。第３検知ユニット９０の駆動を停止することで、消費電力の低減を図ることができる。
【０１７３】
次に、電力送電を開始する（ＳＴＥＰ２６）。具体的には、制御部５５は高周波電力ドライバ５４を駆動して、送電部５６から電力を受電部２０に送電する。
【０１７４】
次に、制御部５５は、第４検知ユニット９１，９２，９３が異物を検知したか否かを判断する（ＳＴＥＰ２７）。ここで、制御部５５は、第４検知ユニット９１，９２，９３の少なくとも１つが異物の侵入を検知したと判断すると（ＳＴＥＰ２７において「ＹＥＳ」）、電力送電を停止させる（ＳＴＥＰ２８）。具体的には、制御部５５は、高周波電力ドライバ５４の駆動を停止させる。
【０１７５】
これにより、受電部２０と送電部５６との間に異物が入り込んだ状態で送電部５６から受電部２０に電力が送電されることを抑制することができる。
【０１７６】
次に、制御部５５は、第４検知ユニット９１，９２，９３の駆動を停止させる（ＳＴＥＰ２９）。その一方で、上記ＳＴＥＰ２７において、制御部５５は、異物が侵入していないと判断すると（ＳＴＥＰ２７において「ＮＯ」）、制御部５５は、車両１０からバッテリ１５の充電が完了した旨の信号を受信したか否かを判断する（ＳＴＥＰ３０）。
【０１７７】
具体的には、車両１０の車両ＥＣＵ１２は、送電部５６から受電部２０への電力送電が開始されると、バッテリ１５の充電状態をセンシングする。
【０１７８】
車両ＥＣＵ１２は、バッテリ１５の充電が完了したと判断すると、アンテナ４９からアンテナ６１にバッテリ１５の充電が完了した旨の信号を送信する。
【０１７９】
そして、上記のＳＴＥＰ３０において、制御部５５は、車両１０から、バッテリ１５の充電が完了した旨の信号を受信した、または、既に、受信していると判断すると（ＳＴＥＰ３０において「ＹＥＳ」）、受電部２０への電力送電を停止する（ＳＴＥＰ２８）。
【０１８０】
そして、制御部５５は、第４検知ユニット９１，９２，９３を停止させる（ＳＴＥＰ２９）。
【０１８１】
このように、本実施の形態２に係る外部給電装置５１においても、受電部２０への電力送電前に、制御部５５は、第３検知ユニット９０を用いて、検知領域Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２内の異物を検知する。第３検知ユニット９０は、検知領域内の物理量を検知するため、受電部２０と送電部５６とが対向した際に、既に、小動物などの異物が受電部２０と
送電部５６との間にある場合には、当該異物を検知することができる。
【０１８２】
そして、受電部２０への電力送電中においては、制御部５５は、第４検知ユニット９１，９２，９３を用いて、受電部２０と送電部５６との間に異物が侵入したか否かを判断する。第４検知ユニット９１，９２，９３は、検知領域の物理量の変動を高精度に検知することができるため、検知領域を通過する小動物を精度よく検知することができる。
【０１８３】
このため、本実施の形態２に係る外部給電装置５１によれば、受電部２０と送電部５６との間に小動物などの異物がある状態で、送電部５６から受電部２０に電力送電されることを抑制することができる。
【０１８４】
なお、上記実施の形態１，２においては、送電部５６から受電部２０に電力を送電する場合について説明したが、受電部２０から送電部５６に電力を送電する場合においても、同様に、受電部２０と送電部５６との間に異物がある状態で電力送電されることを抑制することができる。
【０１８５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。
【符号の説明】
【０１８６】
１０  車両、１０Ａ  車両本体、１１，１９１  受電装置、１３  整流器、１４  コンバータ、１５  バッテリ、１６  パワーコントロールユニット、１７  モータユニット、１８  異物検知装置、２０，１９６  受電部、２１，５７  フェライトコア、２２  二次コイル、２３，５９，１９５，１９８  キャパシタ、２４，６０  コイルユニット、２５  底面、２６  フロアパネル、２７，６２  筐体、２８，６３  シールド、２９  蓋部、３０  前縁部、３１  後縁部、３２  右側縁部、３３  左側縁部、３４  第１端部、３５  第２端部、４７  エンジン、４８  報知部、４９，６１  アンテナ、５０，１９０  送電装置、５１  外部給電装置、５２  駐車スペース、５３  交流電源、５４  高周波電力ドライバ、５５  制御部、５６，１９３  送電部、５８  一次コイル、６５  後辺部、６６Ｌ  後側辺部、７１  第１検知ユニット、７２，７３，７４  第２検知ユニット、７５〜７７，８０〜８５，９４〜９６，１００〜１０５  検知部、８６  焦電素子、８７  抵抗、８８  電圧センサ、９０  第３検知ユニット、９１，９２，９３  第４検知ユニット。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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