(57)【要約】      （修正有）【課題】一定以上の伝送効率を保持し、かつ、安全に充電することが出来るワイヤレス充電システムを提供する。【解決手段】本ワイヤレス充電装置は、受電コイルに対して電力を送電する送電コイルと、送電コイルと受電コイルとの間に異物があるか否かの判定を行う異物検出部と、を備える。【選択図】図１
2018139474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電コイルに対して電力を送電する送電コイルと、
前記送電コイルと前記受電コイルとの間に異物があるか否かの判定を行う異物検出部と、
を備えたワイヤレス充電装置。
【請求項２】
受電コイルに対して電力を送電する送電コイルと、
前記送電コイルと前記受電コイルとの間に異物があるか否かの判定を行う異物検出部と、
前記異物検出部からの情報を基に、前記送電コイルから送電する電力を制御する制御部と
、
を備えた請求項１記載のワイヤレス充電装置。
【請求項３】
前記異物検出部にレーザスキャナと、
前記異物検出部と前記送電コイルと挟まれた領域を有する第一の領域と、
前記第一の領域と、前記送電コイル上の領域とを有する第二の領域と、
前記第二の領域と、その周辺部を有する第三の領域と、
を備え、
前記異物検出部は、前記第一の領域と前記第三の領域に異物がある場合には異物接近と判
定し、前記第二の領域に異物がある場合には異物検出と判定する、
請求項１又は請求項２記載のワイヤレス充電装置。
【請求項４】
前記異物検出部は、前記第二の領域に1秒以上異物がある場合に異物検出と判定し、3秒以
上異物が存在しない場合に異物未検出と判定する、
請求項３記載のワイヤレス充電装置。
【請求項５】
受電コイルに対して電力を送電する送電コイルと、
前記送電コイルと前記受電コイルとの間に異物があるか否かの判定を行う異物検出部と、
前記受電コイルを備えた移動体の位置を検出する位置検出部と、
前記異物検出部と前記位置検出部との少なくとも一方からの情報を基に、前記送電コイル
から送電する電力を制御する制御部と、
を備えたワイヤレス充電装置。
【請求項６】
前記位置検出部は光電センサを備え、前記移動体と前記送電コイルとの位置関係を判定す
る、請求項５記載のワイヤレス充電装置。
【請求項７】
位置検出部に光電センサと、
移動体に光電センサからの信号を反射する回帰反射ミラーと、
を備え、
前記光電センサと、前記回帰反射ミラーは同じ高さに有する、
請求項６記載のワイヤレス充電装置。
【請求項８】
光電センサと、
光電センサからの信号を反射する回帰反射ミラーと、
を備え、
前記光電センサの傾き角度をθ、横ずれ許容範囲をY、回帰反射ミラーの厚みをa、回帰反
射ミラーの高さをｂ、光電センサの光照射位置から回帰反射ミラーまでの縦方向の距離を
H、光電センサから回帰反射ミラーまでの横ずれ方向の距離をDとした時に、数式１の角度
を基に、数式２で算出した位置に回帰反射ミラーを有する、
請求項６記載のワイヤレス充電装置。
θ=tan-1(b/Y+a)  （数式１）
tanθ=H/D  （数式２）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ワイヤレス充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地上と車両に電力伝送用のコイルを搭載し、ワイヤレスで車両に充電する方法が開発さ
れている。充電する際、コイル上に金属などの異物があると異物の温度が上がることがあ
る。また、充電時間を低減するため、地上と車両の電力伝送用のコイルの位置を合わせる
必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０―１１９２４６号公報
【特許文献２】特開２０１５―０２９３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
文献のようにコイル間の異物を検出する際、電力の伝送効率で異物の有無を判定する方
法が示されているが、車両の駐車位置によって電力の伝送効率が変化する。よって、電力
の伝送効率だけでは、異物があるのか、車両の駐車位置が悪いのか判断することが出来な
い。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、一定以上の伝送効率を保持し、かつ安全に充電するこ
とが出来るワイヤレス充電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本実施形態のワイヤレス充電装置は、受電コイルに対し
て電力を送電する送電コイルと、前記送電コイルと前記受電コイルとの間に異物があるか
否かの判定を行う異物検出部と、を備える。
【０００７】
を有している。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は実施形態に係るシステム構成図である。
【図２】図２は実施形態に係るフローチャートである。
【図３】図３は実施形態に係る充電装置の構成図（移動体を後方から見た図）である。
【図４】図４は実施形態に係る充電装置の構成図（移動体を後方から見た図）である
【図５】図５は実施形態に係る充電装置の構成図（移動体を後方から見た図）である
【図６】図６は実施形態に係る異物検出部のタイムチャートである。
【図７】図７は実施形態に係る異物検出領域図（上面図）である。
【図８】図８は実施形態に係るシステム構成図である。
【図９】図９は実施形態に係るフローチャートである。
【図１０】図１０は実施形態に係るフローチャートである。
【図１１】図１１は実施形態に係るフローチャートである。
【図１２】図１２は実施形態に係る異物検出フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
図１に本実施形態に記載の位置異物検出システムを備えたワイヤレス充電システムの構成
を示す。
【００１０】
地上装置１は電源装置１０と送電装置１１で構成されており、地上側に配置される。車両
２は受電装置１２と表示操作装置１３で構成されており、車両に搭載される。電源装置１
０は送電装置１１に電力を供給する。送電装置１１は電力変換部３０と送電コイル３１と
制御部３２と位置検出部３３と異物検出部３４と無線部３５とを備える。
【００１１】
電力変換部３０は電源装置１０から供給された電力を変換し送電コイル３１に伝送する。
例えば、電力変換部３０は、電源１０から供給される交流電流を直流電流に変換するＡＣ
／ＤＣ変換器や、直流電流を交流電流に変換するインバーターである。
【００１２】
送電コイル３１は電力変換部３０から伝送された電力を受電装置１２の受電コイル５０に
伝送する。制御部３２は電力変換部の制御と監視を行い、位置検出部３３の検出結果を受
信し、異物検出部３４の検出結果を受信し演算を行い、充電を制御する。また、無線部３
５により、受電装置１２と充電状況の送受信データを伝送する。無線部３５は例えば、無
線ＬＡＮや９２０ＭＨz帯などの無線通信回線を用いる。
【００１３】
受電装置１２は受電コイル５０と電力変換部５１と蓄電池５２と制御部５３と無線部５４
を備える。受電コイル５０は送電コイルから無線で伝送された電力を受電し、電力変換部
５１に伝送する。電力変換部５１は受電コイルで受電した電力を変換する。例えば、電力
変換部５１は、蓄電池５２に充電できるように交流を直流に変換するための整流器である
。蓄電池５２は電力変換部５１から伝送された電力を充電し、車両が走行するのに必要な
電力を供給する。
【００１４】
制御部５３は電力変換部５１の制御と監視を行い、蓄電池の充電容量を監視し、無線部５
４を介して、送電装置１１と充電状況の送受信データを伝送する。表示操作装置１３は運
転手が充電操作や充電状況を把握するための装置であり、充電を操作するためのスイッチ
や、充電状況を把握するための表示機能を有する。
【００１５】
図２に本実施形態における充電方法をフローチャートで示す。充電位置に車両が駐車し（
ステップＳ１）、運転手が位置センサを遮へいする物が無いか確認し（ステップＳ２）、
遮へい物が無い場合は、表示操作装置１３の位置チェックボタンを押下し（ステップＳ４
）、車両の位置チェックが行われる（ステップＳ５）。位置検出のＯＫ若しくはＮＧを判
定する位置センサを遮へいするものがある場合、運転手が遮へい物を除去する（ステップ
Ｓ３）。例えば、人などがいる場合は、移動するように指示を行う。
【００１６】
位置チェックがＯＫの場合、表示操作装置１３の充電開始ボタンを押下する（ステップＳ
７）。位置チェックＮＧの場合、再度駐車をやり直し（ステップＳ６）、位置センサを遮
へいするものが無いか確認（ステップＳ２）後、位置チェックボタンを押下する（ステッ
プＳ４）。位置チェックボタンが押下されると表示操作装置１３から制御部５３に信号が
伝送され、制御部５３から無線部５４を介して、送電装置の無線部３５に位置チェック指
示が伝送される。
【００１７】
無線部３５から制御部３２に位置チェックの信号が伝送され、制御部３２は位置検出部３
３の検出結果を取得する。位置チェックＮＧの場合は、このシーケンスを繰り返す。表示
操作装置１３の充電開始ボタンを押下後（ステップＳ７）、充電が開始され（ステップＳ
８）、同時に異物チェックも開始する（ステップＳ９）。表示操作装置１３の充電開始ボ
タンが押下されると受電装置１２の制御部５３に信号が伝送され、無線部５４を介して、
送電装置１１の無線部３５を介して、制御部３２に伝送される。
【００１８】
制御部３２は充電開始信号を受信し、電力変換部３０を制御し送電装置１１から受電装置
１２への電力伝送を開始する。充電中に異物が無い場合は、充電が継続される（ステップ
Ｓ１０）。充電中に異物検出部３４で異物を検出した場合、充電を停止する（ステップＳ
１２）。制御部３２は異物検出部３４の検出結果を定期的に取得し、異物の有無を判定し
、異物が有りの場合は、電力変換部３０の動作を停止し、送電装置１１から受電装置１２
への電力伝送を停止する。異物検出部３４で異物を検出し、充電を停止した場合、運転手
が異物を除去し（ステップＳ１３）、再度充電開始ボタンを押下する（ステップＳ７）。
【００１９】
蓄電池５２の充電容量を制御部５３が取得し、蓄電池５２の充電容量が満充電になったこ
とを確認した場合、無線部５４を介して送電装置１１に満充電になったことを通知し、制
御部３２から電力変換部３０に停止信号を送り、送電装置１１から受電装置１２への電力
伝送を停止する。
【００２０】
このように、位置検出部を備えることで一定以上の伝送効率を保持し、異物検出部を備え
ることで安全に充電することが出来る。
【００２１】
送電装置１１の位置検出部３３は、例えば光電センサを用いる。光電センサから照射され
た光を回帰反射ミラー３７で反射し、反射してきた光を光電センサで検出する。回帰反射
ミラー３７は、回帰反射ミラー３７に入射してきた光電センサの光を、入射してきた方向
に反射するように構成される。回帰反射ミラーは、例えば、反射面を３面備え、互いが直
行するように配置されている。光電センサは回帰反射ミラー３７から反射されてきた光の
みを検出するように、例えば偏光フィルタが備えられている。
【００２２】
光電センサは、好ましくは、光電センサと回帰反射ミラー３７の距離を５ｍ以上離しても
検出することが出来るものを用いる。
【００２３】
このように、回帰反射ミラー３７と光電センサを用いることで、カメラを用いた画像処理
による位置検出よりも安価で開発工数を省力化することが出来る。
【００２４】
図３に位置検出部などの配置例を示す。例えば、光電センサは地上装置１の送電装置１１
に配置し、光電センサと同じ高さに回帰反射ミラーを車両の側面に貼りつける。光電セン
サは車両に配置してもよく、この場合の位置検出部３３は、受電装置１２に配置され、制
御部５３と配線される。回帰反射ミラーは送電装置１１に貼りつける。
【００２５】
回帰反射ミラーを車両の進行方向に向かって長くすれば、車両の進行方向に対する位置の
ＯＫ範囲が広がる。例えば、ワイヤレス充電システムが許容する充電効率に応じて、回帰
反射ミラーの長さを調整してもよい。光電センサと同じ高さに回帰反射ミラーを車両に貼
りつけることで、取り付けるための作業を効率化することが出来る。
【００２６】
送電装置１１の異物検出部３４は、例えばレーザスキャナを用いる。レーザスキャナか
ら照射されたレーザ光は視野角１８０度以上を持ち、視野角の範囲をレーザ光でスキャン
し反射してきたレーザ光をレーザスキャナで受信する。レーザスキャナは、好ましくは、
レーザスキャナから測定対象までの距離が５ｍ以上あっても検出できる性能を有するもの
を用いる。
【００２７】
レーザスキャナは、例えば送電装置１１の下部に配置し、送電コイル３１の上をレーザ
光でスキャンできる位置に配置する。配置例を図４に示す。検出領域を設定し、その検出
領域に入ったものは異物と判定する。
【００２８】
このようにレーザスキャナを用いることで、カメラを用いた画像処理による異物検出より
も安価で開発工数を省力化することが出来る。
【００２９】
図５に本実施形態における位置検出部３３の据付位置算出方法に関する説明図を示す。
【００３０】
送電装置１１に配置した光電センサよりも高い位置に回帰反射ミラーを車両２に貼りつけ
る場合において、本実施例に記載の方法をもとに、回帰反射ミラーの貼付位置を算出する
。
【００３１】
ａを回帰反射ミラーの厚み、ｂを回帰反射ミラーの高さ、Ｙを車両の横ずれ許容範囲と
した場合、光電センサは（数式１）で算出した角度θだけ上方に傾ける。
θ=tan-1(b/Y+a)  （数式１）
【００３２】
（数式１）で検出した角度を基に、光電センサから回帰反射ミラーまでの横ずれ方向の
距離（車両の横ずれ許容範囲内で、車両が最も光電センサに近づいた距離）をＤ、光電セ
ンサの光照射位置から回帰反射ミラーまでの縦方向の距離をＨとした場合、（数式２）よ
り導かれる位置に回帰反射ミラーを配置する。
tanθ=H/D  （数式２）
【００３３】
このように回帰反射ミラーを取り付けることで、光電センサから照射される光を遮へい
物や人によって遮られる可能性を低減することができ、車両の横ずれを検出することが可
能となる。また、充電時のシーケンスにおいて、位置チェック時の運転手の負荷を低減し
、車両の進行方向ずれに加えて、横ずれについても検出することが可能となり、一定以上
の伝送効率を保持し、かつ、異物検出部を備えることで安全に充電することができる。
【００３４】
続いて、実施形態における位置検出部３３の処理方法を図６を用いて説明する。
【００３５】
位置チェックＯＫ及びＮＧの判定は制御部３２が位置検出部３３の検出結果を取得して行
う。制御部３２は位置検出部３３の位置検出状況が、１秒以上ＯＮが継続した状況で位置
チェックＯＫと判定し、位置検出部３３の位置検出状況が、３秒以上ＯＦＦが継続した状
況で位置チェックＮＧと判定する。
【００３６】
このように、位置検出部３３の位置検出状況が１秒以上ＯＮを継続した状況で位置チェッ
クＯＫと判定することで、ノイズなどにより瞬間的に位置検出結果がＯＮとなった場合で
あっても、この結果を基に位置チェックＯＫと判定することが無く、位置チェックの判定
を安定させることが出来る。また、位置検出部３３の位置検出状況が、３秒以上ＯＦＦが
継続した状況で位置チェックＮＧと判定することで、人が異物検出部３４の光電センサと
回帰反射ミラーの間を３秒未満で往来しても、位置検出状況がＯＦＦとなることが無く、
位置チェックの判定を安定させることが出来る。
【００３７】
異物チェックの判定は制御部３２が異物検出部３４の検出結果を取得して行う。制御部３
２は異物検出部３４の異物検出状況が、１秒以上ＯＮが継続した状況で異物有と判定し、
異物検出部３４の異物検出状況が、３秒以上ＯＦＦが継続した状況で異物無と判定する。
【００３８】
このように、異物検出部３４の異物検出状況が１秒以上ＯＮが継続した状況で異物有と判
定することで、ノイズなどにより瞬間的に異物検出結果が異物有となった場合、この結果
を基に異物有と判定することが無く、無用に充電停止とならずに安定的に充電を継続する
ことが出来る。
【００３９】
異物検出部３４の異物検出状況が、３秒以上ＯＦＦが継続した状況で異物無と判定するこ
とで、異物が無くなったことを確実に判定することが出来、安全性を確保することが出来
る。
【００４０】
以上のように、位置チェックと異物チェックにおいて、充電を安定させかつ異物が無い
ことを確実に検出することが可能となるので、一定以上の伝送効率を保持しつつ、安全に
充電することが可能となる。
【００４１】
次に、異物検出部３４の異物設計領域について図７を用いて説明する。
【００４２】
異物検出部３４と送電コイル３１を離して設置した場合、異物検出部３４と送電コイル
３１の間は異物接近領域に設定し、送電コイル３１上を異物検出領域に設定する。
【００４３】
送電コイル３１上を異物検出領域に設定し、異物検出部３４と送電コイル３１との間及
び送電コイルの周辺を異物接近領域に設定するために、例えば以下のように３種の検出領
域を設定する。領域１は異物検出部３４から送電コイル３１の間の領域とし、領域２は領
域１を含み、異物検出部３４から送電コイル３１を含む領域とし、領域３は領域２を含み
、異物検出部３４から送電コイル３１を含む、領域２より広い領域とする。
【００４４】
領域３と領域１に人や物が侵入した場合は異物接近と判定し、領域２に人や物が侵入し
た場合は異物検出と判定する。
【００４５】
（第２の実施形態）
図８に本実施形態における位置異物検出システムを備えたワイヤレス充電システムの構成
を示す。上記の図１の構成に加え、送電装置１１に表示部３６を追加する。その他の構成
においては、図１と同様である。表示部３６は、駐車位置がＮＧの場合と、異物を検出し
た場合と、充電を開始した場合に表示する。表示部３６は、例えば表示ランプやそれぞれ
の場合に対応した文字を表示してもよい。
【００４６】
図９に本実施形態における充電方法をフローチャートで示す。図２と同様の処理は省略す
る。表示操作装置１３の位置チェックボタンを押下後（ステップＳ４）、位置チェックが
ＮＧの場合、送電装置１１の表示部３６の表示を行う（ステップＳ１４）。また、充電開
始後、異物を検出した場合、送電装置１１の表示部３６の表示を行う（ステップＳ１５）
。
【００４７】
このように、位置チェックＮＧの時と充電中に異物を検出した場合に、送電装置１１の表
示部３６に表示することで、作業者がこれらの異常を容易に確認することが出来る。
【００４８】
（第３の実施形態）
図１０に本実施形態における充電方法をフローチャートで示す。図９と同様の処理は適
宜省略する。表示操作装置１３の位置チェックボタンを押下（ステップＳ４）後、位置チ
ェックがＯＫの場合、車両２の表示操作装置１３に位置チェックＯＫが分かる表示を行う
（ステップＳ１６）。位置チェックがＮＧの場合、車両２の表示操作装置１３に位置チェ
ックＮＧが分かる表示を行う（ステップＳ１７）。同様に、充電開始（ステップＳ８）後
、車両２の表示操作装置１３に充電中であることが分かる表示を行う（ステップＳ１８）
。充電中に異物を検出した場合は、表示操作装置１３に異物を検出したことが分かる表示
を行う（ステップＳ１９）。
【００４９】
このように、位置チェックＮＧの時と充電中に異物を検出した場合に、受電装置１２の
表示操作部１３に表示することで、運転手がこれらの異常を容易に確認することが出来る
。
【００５０】
（第４の実施形態）
図１１に本実施形態における充電方法をフローチャートに示す。図９と図１０と同様の処
理は省略する。
【００５１】
表示操作装置１３の位置チェックボタンを押下（ステップ４）後、位置チェックがＮＧの
場合、上記図９と図１０で説明した送電装置１１の表示部３６と車両２の表示操作装置１
３の両方に、位置チェックがＮＧであることが分かる表示を行う（ステップＳ１７）、(
ステップＳ１４)。
【００５２】
同様に充電開始後、異物を検出した場合、送電装置１１の表示部３６と車両２の表示操作
装置１３の両方に、異物を検出したことが分かる表示を行う(ステップＳ１９)、（ステッ
プＳ１５）。
【００５３】
このように、位置チェックの結果、異物検出の結果を送電装置１１の表示部３６と受電装
置１２の表示操作部１３に表示することで、運転手と作業者がこれらの異常を容易に確認
することが出来る。
【００５４】
（第５の実施形態）
図１２に本実施形態における充電方法をフローチャートで示す。図９と図１０と同様の処
理は省略する。表示操作装置１３の充電開始ボタンを押下後、異物接近チェックを行い、
異物が無い場合は異物チェックを行う。異物が有る場合は表示動作装置１３に表示し、送
電装置の表示部に表示し、異物チェックを行う。
【００５５】
このように、異物検出部３４において、異物接近領域を設けることで、無用に充電を停
止することなく、また、異物が接近してきていることを運転手が気づくことができ、安全
に充電することが可能となる。
【００５６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したも
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様
々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、
置き換え、変更を行うことができる。例えば、正極と負極は置換しても同様の効果が得ら
れる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の
範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５７】
１３表示操作装置、３６…表示部、３１…送電コイル、３２…制御部、３３…位置検出部
、３３…異物検出部、５０…受電コイル
【図１】
2018139474.tif 000003
【図２】
2018139474.tif 000004
【図３】
2018139474.tif 000005
【図４】
2018139474.tif 000006
【図５】
2018139474.tif 000007
【図６】
2018139474.tif 000008
【図７】
2018139474.tif 000009
【図８】
2018139474.tif 000010
【図９】
2018139474.tif 000011
【図１０】
2018139474.tif 000012
【図１１】
2018139474.tif 000013
【図１２】
2018139474.tif 000014