(57)【要約】【課題】給電コイルと受電コイルとの位置ずれを精度良く検出すること。【解決手段】受電部１５３は、外部の給電コイル１０３ａから電磁力を用いて給電を受ける受電コイル１５３ａを有し、受電側インバータ１５４は、受電コイル１５３ａに交番電流を供給し、複数のセンサ１５５は、磁束を検知し、車輌側制御部１５１は、給電コイル１０３ａが給電中に、受電側インバータ１５４を制御して受電コイル１５３ａに交番電流を供給させ、複数のセンサ１５５の全てにおいて、検知される磁束が閾値以下の場合、給電コイル１０３ａ及び受電コイル１５３ａが対向していると判断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の給電コイルから電磁力を用いて給電を受ける受電コイルを有する受電部と、
前記受電コイルに交番電流を供給するインバータと、
磁束を検知する複数のセンサと、
前記給電コイルが給電中に、前記インバータを制御して前記受電コイルに前記交番電流を供給させ、前記複数のセンサの全てにおいて、検知される磁束が閾値以下の場合、前記給電コイル及び前記受電コイルが対向していると判断する制御部と、
を具備する受電装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記複数のセンサの全てにおいて検知される磁束が前記閾値以下となるように、前記インバータに対して、前記交番電流の周波数、位相又は振幅の制御を行う、
請求項１記載の受電装置。
【請求項３】
前記複数のセンサの個数は３個以上であり、
前記複数のセンサは、前記受電コイルの中心からの距離が等間隔の同心円上であって、前記複数のセンサの個数に対応する多角形の頂点に相当する位置にそれぞれ設置される、
請求項１記載の受電装置。
【請求項４】
前記複数のセンサは、前記同心円上であって、前記複数のセンサの個数に対応する正多角形の頂点に相当する位置にそれぞれ設置される、
請求項３記載の受電装置。
【請求項５】
前記受電コイルは、スパイラルコイルであり、
前記複数のセンサの個数は２個であり、
前記複数のセンサは、前記受電コイルの中心を基準とした点対称の位置にそれぞれ設置される、
請求項１記載の受電装置。
【請求項６】
前記受電装置は車輌に設けられ、
２個の前記センサを結ぶ直線方向は、前記車輌の左右方向であり、
給電時の前記車輌の前記直線方向に直交する方向における停車位置は、車止め部材によって、前記直交する方向における前記給電コイル及び前記受電コイルの位置が一致する位置に制限される、
請求項５記載の受電装置。
【請求項７】
前記複数のセンサが設置された前記同心円上でない位置に設置され、磁束を検知するセンサをさらに備える、
請求項３記載の受電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部の給電部から電磁力を用いて給電を受ける受電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触の給電システムにおいて、電力の伝送効率（給電効率）の観点より、給電コイル（送電コイルと呼ぶこともある）と受電装置の中心軸が一致していることが好ましい。また、給電コイルと受電コイルとの位置ずれ（給電コイルと受電装置の中心軸が一致している状態からのずれ）は、給電効率に影響を与えるのに加え、これらのコイルから発生する磁界による不要輻射を増加させるという問題がある。これに対して、給電コイルと受電コイルとの間の位置ずれの有無を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１では、受電コイルの位置を検知する複数の位置検出コイルが受電コイルの脇に設けられ、給電側が発生させる磁界による磁束（磁束密度）を検知する。受電側は、或る位置検出コイルによって検知された磁束と、他の位置検出コイルによって検知された磁束とを比較することにより、給電コイルと受電コイルとの間の位置ずれを検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０８９４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、受電側において、給電コイルによって発生される磁束（磁束密度）を測定する構成となっている。この場合、受電コイルに対して位置検出コイルのサイズが小さい場合には、受電コイルの位置ずれに伴う位置検出コイルの位置の変動に対して、給電コイルによる磁束の変動（減衰）が緩やかになる。よって、受電コイルの位置がずれたとしても位置検出コイルで検知される磁束の変動が小さくなる。このため、位置検出コイルは、受電コイルの位置ずれが生じている場合でも、比較的広い範囲において給電コイルと受電コイルの中心軸が一致している（位置ずれ無し）と判断してしまい、給電コイルと受電コイルとの位置ずれの検出精度が十分ではないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、給電コイルと受電コイルとの位置ずれを精度良く検出することができる受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】
【０００７】
本発明の一態様に係る受電装置は、外部の給電コイルから電磁力を用いて給電を受ける受電コイルを有する受電部と、前記受電コイルに交番電流を供給するインバータと、磁束を検知する複数のセンサと、前記給電コイルが給電中に、前記インバータを制御して前記受電コイルに前記交番電流を供給させ、前記複数のセンサの全てにおいて、検知される磁束が閾値以下の場合、前記給電コイル及び前記受電コイルが対向していると判断する制御部と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、給電コイルと受電コイルとの位置ずれを精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る給電システムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態に係る位置ずれ検出時の給電システムの動作を示す図
【図３】本発明の一実施の形態における位置ずれ検出時の磁束の様子を示す図
【図４】本発明の一実施の形態における位置ずれ検出時の磁束の様子を示す図（断面図）
【図５】本発明の一実施の形態における位置ずれ検出処理の流れを示すフロー図
【図６】本発明の一実施の形態に係るセンサの配置例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。なお、以下では、一例として、給電装置が地面に設置され、受電装置が車輌に搭載されている給電システムについて説明する。
【００１１】
＜給電システムの構成＞
図１は、本発明の実施の形態における給電システム１０の構成を示すブロック図である。
【００１２】
給電システム１０は、給電装置１００、車輌１３０、受電装置１５０及び蓄電池１７０を有する。
【００１３】
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、車輌１３０の駐車中に、受電部１５３に対向して受電装置１５０（受電部１５３）に対して給電する。
【００１４】
車輌１３０は、受電装置１５０及び蓄電池１７０を有し、蓄電池１７０を動力源として走行する。車輌１３０は、例えば、ＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）又はＥＶ（Electric Vehicle）といった蓄電池１７０の電力で走行する自動車である。
【００１５】
受電装置１５０は、給電装置１００から供給された電力を蓄電池１７０に供給する。なお、受電装置１５０の動作の詳細については後述する。
【００１６】
蓄電池１７０は、受電装置１５０により供給される電力を蓄える。
【００１７】
＜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、給電側インバータ１０４とを有する。
【００１８】
給電側通信部１０１は、車輌側通信部１５２からの給電開始信号（充電開始信号）又は給電停止信号（充電停止信号）を受信し、受信した給電開始信号又は給電停止信号を給電側制御部１０２に出力する。また、給電側通信部１０１は、コイルの位置ずれ検出処理に関する信号（以下、位置確認信号と呼ぶことがある）を、車輌側通信部１５２又は給電側制御部１０２から受信し、受信した位置確認信号を給電側制御部１０２又は車輌側通信部１５２に出力する。
【００１９】
給電側制御部１０２は、給電側通信部１０１から入力した給電開始信号に従って、給電部１０３に対して給電を開始するように制御する。給電側制御部１０２は、給電側通信部１０１から入力した給電停止信号に従って、給電部１０３に対して給電を停止するように制御する。また、給電側制御部１０２は、給電側通信部１０１から入力した位置確認信号に従って、給電側インバータ１０４に対して位置ずれ検出処理に伴う各種処理を行うように制御する。また、給電側制御部１０２は、給電側インバータ１０４への制御内容に基づいて位置確認信号を生成して、生成した位置確認信号を給電側通信部１０１に出力する。
【００２０】
給電部１０３は、給電コイル１０３ａを有する。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に所定の周波数の交番電流を供給することにより、電磁力を利用して受電部１５３に対して給電する。「電磁力を利用して給電」とは、例えば、電磁誘導方式、もしくは磁気共鳴方式（磁界共鳴方式ともいう）を用いて行われる給電である。また、給電部１０３は、給電側インバータ１０４から供給される交番電流により位置ずれ検出用の交番磁界を発生させる。
【００２１】
給電側インバータ１０４は、給電側制御部１０２の制御に従って、給電コイル１０３ａに所定の周波数、位相及び振幅の電流（交番電流）を供給する。
【００２２】
＜受電装置の構成＞
受電装置１５０は、車輌側制御部１５１と車輌側通信部１５２と受電部１５３と受電側インバータ１５４とセンサ１５５とを有する。
【００２３】
車輌側制御部１５１は、車輌側通信部１５２及び受電部１５３に対して、充電（受電）開始に伴う各種処理、充電停止に伴う各種処理、又は、蓄電池１７０に対する電力供給に伴う各種処理を行うように制御する。また、車輌側制御部１５１は、車輌側通信部１５２から入力される位置確認信号、及び、センサ１５５から入力される磁束検知信号（後述する）に基づいて、受電装置１５０に対して、位置ずれ検出処理に伴う各種処理を行うように制御する。
【００２４】
車輌側通信部１５２は、車輌側制御部１５１の制御に従って、充電開始信号（給電開始信号）又は充電停止信号（給電停止信号）を生成し、生成した充電開始信号又は充電停止信号を給電側通信部１０１に送信する。また、車輌側通信部１５２は、車輌側制御部１５１の制御に従って位置確認信号を生成し、生成した位置確認信号を給電側通信部１０１に送信する。また、車輌側通信部１５２は、給電側通信部１０１から位置確認信号を受信し、受信した位置確認信号を車輌側制御部１５１に出力する。
【００２５】
受電部１５３は、例えば、車輌１３０の底部に設けられ、受電コイル１５３ａを有するとともに、蓄電池１７０を充電する際に、給電部１０３と非接触状態で対向する。受電コイル１５３ａは、外部の給電コイルから電磁力を用いて給電を受ける。図１では、受電コイル１５３ａは、例えば、平面状のスパイラルコイルであり、給電装置１００が有する給電コイル１０３ａと対向して給電装置１００から非接触で給電を受ける。受電部１５３は、車輌側制御部１５１の制御に従って、給電部１０３から受電コイル１５３ａに給電された電力を蓄電池１７０に供給する。また、受電部１５３は、車輌側制御部１５１の制御に従って、受電側インバータ１５４から供給される交番電流により位置ずれ検出用の交番磁界を発生させる。
【００２６】
受電側インバータ１５４は、車輌側制御部１５１の制御に従って、受電コイル１５３ａに所定の周波数、位相及び振幅の交番電流を供給する。
【００２７】
センサ１５５は、磁界センサであり、受電コイル１５３ａの周辺に２つ以上設置される。例えば、センサ１５５は、円盤状の受電コイル１５３ａの外側又は内側に、受電コイル１５３ａの中心からの距離が等間隔の同心円上に複数個設置される。各センサ１５５は、検知した磁束を示す磁束検知信号を車輌側制御部１５１に出力する。
【００２８】
＜給電装置及び受電装置の動作＞
以上の構成を有する給電装置１００及び受電装置１５０の位置ずれ検出動作について説明する。
【００２９】
図２は、給電装置１００及び受電装置１５０における位置ずれ検出処理を行う主な構成部を示す図である。
【００３０】
なお、本実施の形態では、給電コイル１０３ａと受電コイル１５３ａの中心軸が一致する位置（地表ｇに平行な面における位置関係）が検出されることを目的とし、給電コイル１０３ａと受電コイル１５３ａ間の距離方向（例えば、地表ｇに直交する方向）のコイル位置は、位置検出の対象とせず、例えば、機械的に別途決定されるものとする。
【００３１】
まず、給電装置１００において、給電側制御部１０２は、給電側インバータ１０４に対して交番電流を、給電線を介して給電コイル１０３ａに供給するように制御する。これにより、給電側インバータ１０４は交番電流を給電コイル１０３ａに供給し、給電コイル１０３ａは、位置ずれ検出用の交番磁界を発生させる。例えば、給電側インバータ１０４から給電コイル１０３ａへ供給される交番電流の周波数、位相、振幅としては所定の値が予め設定される。また、例えば、給電側インバータ１０４には電源より電力が供給される。
【００３２】
給電側制御部１０２は、交番磁界を発生させた旨を示す位置確認信号を、給電側通信部１０１及び受電側通信部１５２を介して、車輌側制御部１５１に通知する。例えば、給電側制御部１０２は、位置ずれ検出用の交番磁界を発生させた旨に加え、交番磁界の周波数を位置確認信号に含めて送信してもよい。こうすることで、発生させる交番電流の周波数の初期値を車輌側制御部１５１に与えることができる。
【００３３】
なお、給電側制御部１０２及び車輌側制御部１５１は、位置ずれ検出用の交番磁界の周波数の初期値を予め記憶してもよい。この場合、給電側制御部１０２は、位置ずれ検出用の交番磁界を発生させた旨のみを位置確認信号に含めて送信すればよい。
【００３４】
一方、受電装置１５０において、車輌側制御部１５１は、給電側制御部１０２からの位置確認信号を受信すると、受電側インバータ１５４に対して交番電流を、給電線を介して受電コイル１５３ａに供給するように制御する。すなわち、車輌側制御部１５１は、給電コイル１０３ａが給電中に、受電側インバータ１５４を制御して受電コイル１５３ａに交番電流を供給させる。これにより、受電側インバータ１５４は、交番電流を受電コイル１５３ａに供給し、受電コイル１５３ａは、位置ずれ検出用の交番磁界を発生させる。また、受電側インバータ１５４には電源又はバッテリにより電力が供給される。
【００３５】
各センサ１５５（図２では３個）は、給電コイル１０３ａ及び受電コイル１５３ａによって発生された磁界による磁束を検知し、検知した磁束を示す磁束検知信号を車輌側制御部１５１に出力する。
【００３６】
なお、各センサ１５５は、円盤状の受電コイル１５３ａの中心からの距離が等間隔の同心円上（受電コイル１５３ａの外側又は内側）に設置される。また、各センサ１５５の設置位置は、位置ずれが無い状態で、給電コイル１０３ａが発生させる磁束と、受電コイル１５３ａが発生させる磁束とが打ち消し合う位置に予め設定される。具体的には、各センサ１５５の設置位置は、給電コイル１０３ａ及び受電コイル１５３ａの中心軸が一致した状態（つまり、位置ずれが無い状態）で、上述した位置ずれ検出用の交番磁界（給電コイル１０３ａ及び受電コイル１５３ａによって発生された磁界）による磁束が所定の閾値以下となる位置に予め設定される。つまり、上記閾値には、磁束がほぼゼロであると見なせる程度の値が設定される。換言すると、センサ１５５で検知される磁束が閾値以下となることにより、当該センサ１５５の位置において給電コイル１０３ａが発生させる磁束と、受電コイル１５３ａが発生させる磁束とが打ち消し合っていると判断される。
【００３７】
車輌側制御部１５１は、各センサ１５５から入力される磁束検知信号に基づいて、受電側インバータ１５４に対して、交番電流の周波数、位相及び振幅を制御する。具体的には、車輌側制御部１５１は、全てのセンサ１５５において検知される磁束が閾値以下となるように、受電側インバータ１５４に対して、交番電流の周波数、位相及び振幅の制御を行う。例えば、車輌側制御部１５１は、受電側インバータ１５４の交番電流の周波数及び位相を、給電側インバータ１０４の交番電流の周波数と一致させる。次いで、車輌側制御部１５１は、各センサ１５５の磁束に基づいて、各センサ１５５で検知される磁束が低減されるように（閾値以下となるように）、交番電流の振幅及び位相を制御する。例えば、車輌側制御部１５１は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）技術を用いて、給電側から発生する位置ずれ検出用の交番磁束をセンサ１５５で検出し、受電側の交番電流と周波数、位相を制御する。
【００３８】
そして、車輌側制御部１５１は、複数のセンサ１５５の全てにおいて、検知される磁束が閾値以下の場合、給電コイル１０３ａ及び受電コイル１５３ａの中心軸が一致している、つまり、位置ずれが無いと判断する。換言すると、車輌側制御部１５１は、複数のセンサ１５５の全てにおいて、検知される磁束が閾値以下の場合、給電コイル１０３ａ及び受電コイル１５３ａが対向していると判断する。
【００３９】
一方、車輌側制御部１５１は、複数のセンサ１５５の何れか１つでも、検知される磁束が閾値より大きい場合、給電コイル１０３ａ及び受電コイル１５３ａの中心軸が一致していない、つまり、位置ずれが発生していると判断する。換言すると、車輌側制御部１５１は、複数のセンサ１５５の少なくとも１つにおいて、検知される磁束が閾値より大きい場合、給電コイル１０３ａ及び受電コイル１５３ａが対向していないと判断する。
【００４０】
車輌側制御部１５１は、位置ずれの有無を示す位置確認信号又は位置ずれの確認処理の終了を示す位置確認信号を、受電側通信部１５２、給電側通信部１０１を介して、給電側制御部１０２に出力する。
【００４１】
なお、給電側制御部１０２と車輌側制御部１５１との間では、交番磁界出力の有無、位置ずれ検出結果、位置ずれ確認処理の終了などの状態のやり取りが双方向に定期的に実施される。
【００４２】
給電側制御部１０２は、車輌側制御部１５１からの位置確認信号に基づいて、位置ずれ確認用の交番電流の供給停止、及び、給電処理（本給電）の開始を決定する。
【００４３】
＜位置ずれ検出の原理＞
次に、位置ずれ検出の原理についてより詳細に説明する。
【００４４】
図３は、３個のセンサ１５５が設置された場合の磁束の様子を示す。図３Ａは、給電コイル１０３ａ及び受電コイル１５３ａの中心軸が一致している状態（位置ずれ無し）を示し、図３Ｂは、給電コイル１０３ａ及び受電コイル１５３ａの中心軸が一致していない状態（位置ずれ有り）を示す。
【００４５】
図４は、２個のセンサ１５５が受電コイル１５３ａの中心を基準に点対称となる位置、かつ、受電コイル１５３ａの外側の同心円上（半径Ａ）に設置される場合の給電コイル１０３ａ及び受電コイル１５３ａの中心軸と各センサ１５５とを通る断面図である。図４Ａは、位置ずれ無しの磁界の様子を示し、図４Ｂは、位置ずれ有りの状態の磁界の様子を示す。
【００４６】
まず、位置ずれが無い場合（図３Ａ及び図４Ａ）について説明する。
【００４７】
図３Ａ及び図４Ａに示すように、位置ずれが無い場合、つまり、給電コイル１０３ａと受電コイル１５３ａ（センサ１５５の設置位置に相当する同心円）の中心軸が一致する場合、給電コイル１０３ａが発生させる磁界による磁束は、各センサ１５５においてほぼ同程度となる。また、図３Ａ及び図４Ａに示すように、受電コイル１５３ａが発生させる磁界による磁束も、各センサ１５５においてほぼ同程度となる。つまり、位置ずれが無い場合には、給電コイル１０３ａが発生させる磁界と受電コイル１５３ａが発生させる磁界との対応関係が全てのセンサ１５５で同程度となる。
【００４８】
よって、車輌側制御部１５１が受電側インバータ１５４に対して交番電流（つまり、受電コイル１５３ａによる磁界）の制御を行うことにより、全てのセンサ１５５において、給電コイル１０３ａが発生させる磁界（磁束）と受電コイル１５３ａが発生させる磁界（磁束）とが打ち消し合う関係を持たせることができる。
【００４９】
すなわち、図３Ａに示すように、位置ずれが無い場合には、全てのセンサ１５５は、給電コイル１０３ａ及び受電コイル１５３ａの磁束が打ち消される領域内に位置することになる。つまり、受電コイル１５３ａが発生させる磁界（すなわち、交番電流の特性）が制御されることによって、全てのセンサ１５５では検知される磁束が閾値以下となる。
【００５０】
よって、図３Ａ及び図４Ａでは、車輌側制御部１５１は、受電側インバータ１５４の交番電流を制御した結果、上記磁束が打ち消される領域に位置する全てのセンサ１５５において検知される磁束が閾値以下となることにより、給電コイル１０３ａと受電コイル１５３ａの中心軸が一致していること、つまり、位置ずれが無いことを検出できる。
【００５１】
次いで、位置ずれが有る場合（図３Ｂ及び図４Ｂ）について説明する。
【００５２】
図３Ｂ及び図４Ｂに示すように、位置ずれが有る場合、つまり、給電コイル１０３ａと受電コイル１５３ａ（センサ１５５の設置位置に相当する同心円）の中心軸が一致しない場合、給電コイル１０３ａが発生させる磁界による磁束は、各センサ１５５によって異なる。一方、図３Ｂ及び図４Ｂに示すように、受電コイル１５３ａが発生させる磁界による磁束は、各センサ１５５においてほぼ同程度となる。つまり、位置ずれが有る場合には、給電コイル１０３ａが発生させる磁界と受電コイル１５３ａが発生させる磁界との対応関係が各センサ１５５で異なる。
【００５３】
このため、車輌側制御部１５１が受電側インバータ１５４に対して交番電流（つまり、受電コイル１５３ａによる磁界）の制御を行ったとしても、全てのセンサ１５５において、給電コイル１０３ａが発生させる磁界（磁束）と受電コイル１５３ａが発生させる磁界（磁束）とが打ち消し合う関係を持たせることができない。
【００５４】
すなわち、図３Ｂに示すように、位置ずれが有る場合には、複数のセンサ１５５のうち、少なくとも１つのセンサは、給電コイル１０３ａ及び受電コイル１５３ａの磁束が打ち消される領域外に位置することになる。つまり、車輌側制御部１５１が受電コイル１５３ａによる磁界（すなわち、交番電流の特性）を制御しても、全てのセンサ１５５において検知される磁束が閾値以下にはならない。
【００５５】
よって、図３Ｂ及び図４Ｂでは、車輌側制御部１５１は、受電側インバータ１５４の交番電流を制御した結果、複数のセンサ１５５のうち少なくとも１つのセンサ１５５において検知される磁束が閾値より大きくなることにより、給電コイル１０３ａと受電コイル１５３ａの中心軸が一致していないこと、つまり、位置ずれが有ることを検出できる。
【００５６】
＜給電装置及び受電装置の動作フロー＞
次に、給電装置１００及び受電装置１５０における位置ずれ検出処理の流れについて説明する。図５は、給電装置１００及び受電装置１５０における位置ずれ検出処理の流れを示すフロー図である。
【００５７】
図５において、ステップ（以下、「ＳＴ」と表す）１０１では、給電装置１００の給電側制御部１０２は、位置ずれ検出処理を実施するか否かを判断する。ＳＴ２０１では、受電装置１５０の車輌側制御部１５１は、位置ずれ検出処理を実施するか否かを判断する。ＳＴ１０１及びＳＴ２０１では、例えば、給電側通信部１０１と車輌側通信部１５２との間の通信により互いの状態確認を行って、位置ずれ検出処理の実施の有無が決定されてもよい。
【００５８】
位置ずれ検出を実施しないと判断された場合（ＳＴ１０１，ＳＴ２０１：Ｎｏ）、給電装置１００及び受電装置１５０は、何も行わずに処理を終了する。
【００５９】
位置ずれ検出を実施すると判断された場合（ＳＴ１０１：Ｙｅｓ）、ＳＴ１０２では、給電側制御部１０１は、給電側インバータ１０４に対して、交番電流を給電コイル１０３ａに供給するように制御する。これにより、給電コイル１０３ａは、位置ずれ検出用の交番磁界（位置ずれ検出用交番磁界）を発生させる。
【００６０】
一方、位置ずれ検出を実施すると判断された場合（ＳＴ２０１：Ｙｅｓ）、ＳＴ２０２では、センサ１５５は、ＳＴ１０２において給電コイル１０３ａで発生された交番磁界による磁束を検知する。なお、ＳＴ２０２でのセンサ１５５の検知処理は、以降の処理ステップでも逐次行われ、磁束検知信号は車輌側制御部１５１に逐次入力される。
【００６１】
ＳＴ２０３では、車輌側制御部１５１は、ＳＴ２０２で検知された磁束に基づいて、給電装置１００の交番電流と同一周波数の交番電流を受電コイル１５３ａに供給するように、受電側インバータ１５４を制御する。交番電流が受電コイル１５３ａに供給されることで、位置ずれ検出用の交番磁界（以下、打消用交番磁界と呼ぶこともある）が発生する。なお、受電コイル１５３ａには、位置ずれ検出動作が停止されるまで（ＳＴ２１４）、交番電流が供給され、打消用交番磁界が発生し続ける。
【００６２】
なお、以降の処理ステップにおいて、給電側通信部１０１と車輌側通信部１５２との間の通信により、給電装置１００及び受電装置１５０における状態（交番電流の特性、位置ずれの有無など）の確認が定期的に行われてもよい。
【００６３】
ＳＴ２０４では、車輌側制御部１５１は、ＳＴ２０３の処理により、受電側インバータ１５４が給電装置１００の交番電流と同一周波数の交番電流を供給しているか否かを判断する。
【００６４】
受電側インバータ１５４が給電装置１００の交番電流と同一周波数の交番電流を供給していない場合（ＳＴ２０４：Ｎｏ）、ＳＴ２０５では、車輌側制御部１５１は、ＳＴ２０３の処理の回数が一定回数実施されたか否かを判断する。ＳＴ２０３の処理の回数が一定回数実施されていない場合（ＳＴ２０５：Ｎｏ）、車輌側制御部１５１は、ＳＴ２０３の処理を再び行う。ＳＴ２０３の処理の回数が一定回数実施された場合（ＳＴ２０５：Ｙｅｓ）、車輌側制御部１５１は、ＳＴ２１３の処理を行う。
【００６５】
受電側インバータ１５４が給電装置１００の交番電流と同一周波数の交番電流を供給している場合（ＳＴ２０４：Ｙｅｓ）、ＳＴ２０６では、車輌側制御部１５１は、ＳＴ２０２で検知された磁束に基づいて、給電装置１００の交番電流と同一位相の交番電流を受電コイル１５３ａに供給するように、受電側インバータ１５４を制御する。
【００６６】
ＳＴ２０７では、車輌側制御部１５１は、ＳＴ２０６の処理により、受電側インバータ１５４が給電装置１００の交番電流と同一位相の交番電流を供給しているか否かを判断する。
【００６７】
受電側インバータ１５４が給電装置１００の交番電流と同一位相の交番電流を供給していない場合（ＳＴ２０７：Ｎｏ）、ＳＴ２０８では、車輌側制御部１５１は、ＳＴ２０６の処理の回数が一定回数実施されたか否かを判断する。ＳＴ２０６の処理の回数が一定回数実施されていない場合（ＳＴ２０８：Ｎｏ）、車輌側制御部１５１は、ＳＴ２０６の処理を再び行う。ＳＴ２０６の処理の回数が一定回数実施された場合（ＳＴ２０８：Ｙｅｓ）、車輌側制御部１５１は、ＳＴ２１３の処理を行う。
【００６８】
受電側インバータ１５４が給電装置１００の交番電流と同一位相の交番電流を供給している場合（ＳＴ２０７：Ｙｅｓ）、ＳＴ２０９では、車輌側制御部１５１は、ＳＴ２０２で検知された磁束に基づいて、センサ１５５の位置において給電装置１００が発生させる交番磁界を打ち消す打消用交番磁界を受電コイル１５３ａが発生させるように、受電側インバータ１５４に対して、交番電流の振幅を制御する。
【００６９】
ＳＴ２１０では、車輌側制御部１５１は、ＳＴ２０９における振幅調整により、給電コイル１０３ａが発生させる位置確認用交番磁界と受電コイル１５３ａが発生させる打消用交番磁界とが打ち消し合うか否かを判断する。具体的には、車輌側制御部１５１は、ＳＴ２０２で検知された磁束に基づいて、全てのセンサ１５５において、磁束が閾値以下（又はゼロ）であるか否かを判断する。
【００７０】
位置確認用交番磁界と打消用交番磁界とが打ち消し合わない場合（ＳＴ２１０：Ｎｏ）、つまり、複数のセンサ１５５の少なくとも１つのセンサ１５５において磁束が閾値より大きい場合、ＳＴ２１１では、車輌側制御部１５１は、ＳＴ２０９の処理の回数が一定回数実施されたか否かを判断する。ＳＴ２０９の処理の回数が一定回数実施されていない場合（ＳＴ２１１：Ｎｏ）、車輌側制御部１５１は、ＳＴ２０９の処理を再び行う。ＳＴ２０９の処理の回数が一定回数実施された場合（ＳＴ２１１：Ｙｅｓ）、車輌側制御部１５１は、ＳＴ２１３の処理を行う。
【００７１】
位置確認用交番磁界と打消用交番磁界とが打ち消し合う場合（ＳＴ２１０：Ｙｅｓ）、つまり、複数のセンサ１５５の全てにおいて磁束が閾値以下である場合、ＳＴ２１２では、車輌側制御部１５１は、給電コイル１０３ａと受電コイル１５３ａとの間で位置ずれが無いと判断する。
【００７２】
ＳＴ２１３では、車輌側制御部１５１は、給電コイル１０３ａと受電コイル１５３ａとの間で位置ずれが有ると判断する。
【００７３】
すなわち、受電装置１５０は、交番電流の周波数、位相及び振幅を制御することによって、全てのセンサ１５５において磁束が閾値以下（ゼロ）となる状態を作り出せる場合、位置ずれが無いことを検出する（ＳＴ２１２）。また、受電装置１５０は、全てのセンサ１５５において磁束が閾値以下（ゼロ）となる状態を作り出せない場合、位置ずれが有ることを検出する（ＳＴ２１３）。
【００７４】
ＳＴ２１２又はＳＴ２１３における位置ずれ有無の判断が完了すると、位置ずれ有無の判断が完了した旨を示す位置確認信号が給電装置１００に通知される。
【００７５】
ＳＴ２１４では、車輌側制御部１５１は、受電側インバータ１５４に対して交番電流の供給を停止させることで、位置ずれ検出を停止する。
【００７６】
給電装置１００において、ＳＴ１０３では、給電側制御部１０２は、ＳＴ２１２又はＳＴ２１３における位置ずれ有無の判断が完了した旨を示す位置確認信号の受信の有無に基づいて、位置ずれ検出が完了したか否かを判断する。
【００７７】
位置ずれ検出が完了していないと判断された場合（ＳＴ１０３：未判断）、ＳＴ１０４では、給電側制御部１０２は、位置ずれ検出処理の実施時間が一定時間を超えているか否かを判断する。位置ずれ検出処理の実施時間が一定時間を超えていない場合（ＳＴ１０４：Ｎｏ）、給電側制御部１０２は、ＳＴ１０２の処理を継続する。
【００７８】
位置ずれ検出処理が完了していると判断された場合（ＳＴ１０３：判断完了）、又は、位置ずれ検出処理の実施時間が一定時間を超えた場合（ＳＴ１０４：Ｙｅｓ）、ＳＴ１０５では、給電側制御部１０２は、給電側インバータ１０４に対して交番電流の供給を停止させることで、位置ずれ検出用交番磁界の発生を停止させる。
【００７９】
＜センサの配置＞
次に、センサ１５５の配置例について説明する。
【００８０】
受電装置１００では、少なくとも、２個以上のセンサ１５５を設けることにより、給電コイル１０３ａと受電コイル１５３ａとの間の位置ずれを検出する。図６Ａ〜図６Ｃは、センサ１５５が４個、３個、２個の場合の受電コイル１５３ａに対するセンサ１５５の配置例（上面視）をそれぞれ示す。
【００８１】
なお、磁界センサが仮に１個の場合には、給電コイルと受電コイルの任意の位置関係に応じて、交番電流の周波数、位相及び振幅を調整することにより、１個の磁界センサが検知する磁束を閾値以下（ゼロ）にすること（磁界センサの位置において磁界を打ち消すこと）が可能である。つまり、センサ１５５を１個とする場合には、給電コイル１０３ａと受電コイル１５３ａの中心軸が一致している位置（位置ずれが無い状態）を一意に検出することができない。よって、受電装置１５０は、２個以上のセンサ１５５を有するものとする。
【００８２】
例えば、図６Ａでは、受電コイル１５３ａの外側の同心円上（点線）において、４個のセンサ１５５を結ぶ線が正方形を形成するように、センサ１５５が設置されている。
【００８３】
図６Ｂでは、受電コイル１５３ａの外側の同心円上（点線）において、３個のセンサ１５５を結ぶ線が正三角形を形成するように、センサ１５５が設置されている。
【００８４】
このように、センサ１５５の個数が３個以上の場合、センサ１５５を、受電コイル１５３ａの中心からの距離が等間隔の同心円上であって、センサ１５５の個数に対応する正多角形の頂点に相当する位置にそれぞれ設置することが好ましい。これにより、受電装置１００は、給電コイル１０３ａと受電コイル１５３ａとの間の位置ずれを検出可能となる。
【００８５】
なお、センサ１５５は、図６Ａ及び図６Ｂに示すような正多角形に限らず、同心円上であって、多角形の頂点に相当する位置に設定されればよい。全てのセンサ１５５が１つの直線上に設置されていなければよい。
【００８６】
一方、図６Ｃでは、受電コイル１５３ａの中心を基準とした点対称の位置に、センサ１５５が設置されている。すなわち、２個のセンサ１５５は、受電コイル１５３ａの中心点を通る直線上（点線）に設置される。なお、図６Ｃでも、図６Ａ，図６Ｂと同様、受電コイル１５３ａの中心からの距離が等間隔の同心円上（図示せず）において、２個のセンサ１５５が設置されていると言える。
【００８７】
このように、センサ１５５の個数が２個の場合には、２個のセンサ１５５を結ぶ直線方向（図６Ｃでは左右方向）の位置ずれが検出可能となる。
【００８８】
ここで、２個のセンサ１５５によって位置ずれを検出可能な方向と直交する方向（図６Ｃでは上下方向）の位置ずれを機械的制約によって制限してもよい。
【００８９】
例えば、機械的制約として、図１に示す車輌１３０の駐車中に、給電コイル１０３ａと受電コイル１５３ａとが対向して給電が行われる場合に、車輌１３０の後輪と接触する車止め（輪止め）部材を用いてもよい。この場合、図６Ｃに示す２個のセンサ１５５を結ぶ直線方向は、車輌１３０の幅方向（左右方向）である。よって、２個のセンサ１５５を結ぶ直線方向と直交する方向（車輌１３０の長さ方向（前後方向）、図６Ｃでは上下方向）における給電時の車輌１３０の停車位置は、車止め部材によって、上記直線方向と直交する方向における給電コイル１０３ａ及び受電コイル１５３ａの位置が一致する位置に制限されればよい。こうすることで、給電時において、車輌１３０の前後方向の停車位置を車止め部材によって制限しつつ、車輌の左右方向の停車位置を受電装置１５０による位置ずれ検出によって特定することができる。すなわち、２個のセンサ１５５及び車止め（機械的制約）を用いることで、３個以上のセンサ１５５を用いる場合と同様の位置ずれの検出が可能となる。
【００９０】
なお、センサ１５５の配置は、図６Ａ〜図６Ｃに示す配置例に限定されない。例えば、図６Ａ〜図６Ｃでは、受電コイル１５３ａの外側にセンサ１５５が設置されるが、センサ１５５は、受電コイル１５３ａの内側に設置されてもよい。また、例えば、２個のセンサ１５５が設置される場合、図６Ｃに示すような受電コイル１５３ａの中心を基準とした点対称となる位置に設置される代わりに、同心円上の２個のセンサ１５５と受電コイル１５３ａの中心とをそれぞれ結ぶ直線間の角度が９０°となる位置にセンサ１５５を設置してもよい。また、センサ１５５の個数は２〜４個に限定されず、５個以上であってもよい。
【００９１】
以上のように、本実施の形態では、受電装置１５０において、受電部１５３は、外部（ここでは、給電装置１００）の給電コイル１０３ａから電磁力を用いて給電を受ける受電コイル１５３ａを有する。受電側インバータ１５４は、受電コイル１５３ａに交番電流を供給する。複数のセンサ１５５は、磁束を検知する。車輌側制御部１５１は、給電コイル１０３ａが給電中に、受電側インバータ１５４を制御して受電コイル１５３ａに交番電流を供給させ、複数のセンサ１５５の全てにおいて、検知される磁束が閾値以下の場合、給電コイル１０３ａ及び受電コイル１５３ａが対応している（中心軸が一致している）と判断する。
【００９２】
従来では、給電側で発生させた磁束を受電側に設置されたセンサが単に検知することにより位置ずれの検出が行われていた。これに対して、本実施の形態では、受電装置１５０は、給電コイル１０３ａと受電コイル１５３ａの中心軸が一致する状態（位置ずれ無し）におけるセンサ１５５の位置において給電装置１００が発生させた磁束を打ち消すような磁束を、受電側インバータ１５４が供給する交番電流により発生させる。こうすることで、位置ずれ無しの状態でセンサ１５５が検知する磁束と、位置ずれ有りの状態でセンサ１５５が検知する磁束との変化量は、給電コイル１０３ａが発生する磁束の位置ずれに応じた変動量よりも大きくなる。これにより、従来と比較して、位置ずれが無い状態（全てのセンサ１５５において磁束が閾値以下となる場合）の検出範囲をより狭めることができる。
【００９３】
よって、本実施の形態によれば、給電コイルと受電コイルとの位置ずれを精度良く検出することができる。また、位置ずれ検出の精度を向上させることにより、給電システム１０における給電効率を向上させるとともに、不要輻射を低減させることができる。
【００９４】
また、本実施の形態では、位置ずれ検出用のセンサ１５５を受電装置１５０（特に、受電コイル１５３ａの周辺）に設置した。ここで、給電コイル１０３ａが発生させる位置ずれ検出用交番磁界による磁束は、給電コイル１０３ａからの距離が離れるほど、より減衰する。よって、給電コイル１０３ａからの距離が離れるほど、給電コイル１０３ａが発生させる交番磁界を打ち消す交番磁界を、受電コイル１５３ａが発生させるための消費電力はより少なくなる。よって、本実施の形態のように、センサ１５５が給電コイル１０３ａから離れた位置、かつ、受電コイル１５３ａの周辺に設置されることで、給電装置１００にセンサ１５５を設置する場合と比較して、位置ずれ検出に要する消費電力を低く抑えることができる。これにより、受電側インバータ１５４の回路の小型化、低消費電力化を実現できるので、受電装置１５０の回路規模の増大を抑えることができる。
【００９５】
また、本実施の形態では、給電コイル１０３ａが発生する位置ずれ検出用交番磁界は、本給電の際よりも低減することができる。給電コイル１０３ａが発生させる交番磁界を、センサ１５５の感度に必要十分なレベルに低減することで、受電コイル１５３ａが発生させる打消用交番磁界を低減することができる。これにより、受電側インバータ１５４の回路の小型化、低消費電力化を実現できる。
【００９６】
また、本実施の形態では、給電装置１００は一定の特性（周波数、位相及び振幅）の交番電流による交番磁界を発生させるのみでよく、位置ずれ検出の主な処理（周波数、位相および振幅の制御）は受電装置１５０のみで実施される。これにより、装置間の制御信号（ただし、検出結果、検出処理の完了を示す信号を除く）の通信処理が不要となり、処理を高速化させることができる。つまり、センサ１５５を受電装置１５０に設置することで、位置ずれを効率良く検出することができ、かつ、給電装置１００の回路構成を簡素化することができる。
【００９７】
（他の実施の形態）
上記実施の形態において、給電コイル１０３ａが発生させる交番磁界と受電コイル１５３ａが発生させる交番磁界とが打ち消し合うほど、センサ１５５の出力（磁束）が低下するので、給電装置１００からの信号を検出しにくくなる。そこで、センサ１５５の出力（磁束）がゼロに近づく場合でも給電装置１００からの信号（例えば、周波数、位相、振幅の情報）を検出するために、受電装置１５０は、磁束がゼロとならない位置（磁束が打ち消し合わない位置）に制御の補助となる磁界センサを別途設置してもよい。例えば、補助となる磁界センサは、複数のセンサ１５５が設置された同心円上ではない位置に設置され、設置された位置での磁束を検知する。これにより、センサ１５５の出力がゼロに近づく場合でも、補助の磁界センサによって、給電コイル１０３ａが交番磁界を発生していることを車輌側制御部１５１が検出することが可能となる。
【００９８】
また、上記実施の形態において、センサ１５５は、給電コイル１０３ａの周辺（給電装置１００内）に設置してもよい。例えば、Ｖ２Ｈ（Vehicle to Home）システム等のように、車輌１３０から給電装置１００に対する給電も行われる場合、つまり、双方向の給電が想定される場合には、センサ１５５は、給電装置１００及び受電装置１５０のいずれに設置されてもよい。
【００９９】
また、上記実施の形態において、受電装置１５０のみでなく、給電装置１００においても交番電流の周波数、位相及び振幅を制御してもよい。この際、給電装置１００及び受電装置１５０は、装置間の制御信号において、周波数、位相、振幅の情報を伝達しても良い。
【０１００】
また、上記実施の形態において、給電コイル１０３ａ及び受電コイル１５３ａの形状が平面状のスパイラルコイルである場合について説明したが、給電コイル１０３ａ及び受電コイル１５３ａの形状は、電磁力で送受電できるコイルであればよく、例えば、ソレノイドコイルであってもよい。受電コイル１５３ａが円盤状以外の形状（楕円形、長方形など）であっても、各センサ１５５は、例えば、受電コイル１５３ａの中心と同一の中心を有し、かつ、受電コイル１５３ａの形状と略相似形状の外周上にそれぞれ設置されればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明にかかる受電装置は、給電装置から非接触で給電を受けるのに好適である。
【符号の説明】
【０１０２】
１０  給電システム
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  給電側インバータ
１３０  車輌
１５０  受電装置
１５１  車輌側制御部
１５２  車輌側通信部
１５３  受電部
１５３ａ  受電コイル
１５４  受電側インバータ
１５５  センサ
１７０  蓄電池
【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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