(57)【要約】【課題】非接触送電装置を大型化することを抑制しつつ、送電部上の異物を除去する。【解決手段】  送電装置は、交流を受けて磁界を発生させることによって非接触で送電するように構成される送電コイルを有する送電部と、送電コイルに交流を流して送電する交流送電モード（第１モード）と、送電コイルに直流を流して発熱する直流発熱モードとを切替可能に構成される電源ＥＣＵとを備える。電源ＥＣＵは、送電部の上面に異物が検出された場合には、交流送電モードから直流発熱モードに切り替えることによって、送電コイルから送電することなく送電コイルを電熱器として用いて送電部の上面を加熱する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流を受けて磁界を発生させることによって非接触で送電するように構成される送電コイルを有する送電部と、
前記送電コイルに交流を流して送電する第１モードと、前記送電コイルに直流を流して発熱する第２モードとを切替可能に構成される切替制御装置とを備える、非接触送電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、交流の送電電力を非接触で送電する非接触送電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１７−３８４７１号公報（特許文献１）には、電力を非接触で送電する送電部と、送電部に付属して設けられた異物除去装置とを備える非接触送電装置が開示されている。異物除去装置が可動することによって、送電部上の異物が除去され、電力電槽効率の低下が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−３８４７１号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５４８１５号公報
【特許文献３】特開２０１３−１４６１５４号公報
【特許文献４】特開２０１３−１４６１４８号公報
【特許文献５】特開２０１３−１１０８２２号公報
【特許文献６】特開２０１３−１２６３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された非接触送電装置のように、異物除去装置を送電部に付属して設けると、非接触送電装置が大型化してしまう。
【０００５】
本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、非接触送電装置を大型化することを抑制しつつ、送電部上の異物を除去可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示による非接触送電装置は、交流を受けて磁界を発生させることによって非接触で送電するように構成される送電コイルを有する送電部と、送電コイルに交流を流して送電する第１モードと、送電コイルに直流を流して発熱する第２モードとを切替可能に構成される切替制御装置とを備える。
【０００７】
上記装置によれば、送電コイルに交流を流して送電する第１モードと、送電コイルに直流を流して発熱する第２モードとが切替可能に構成される。そのため、送電部の上面に異物が検出された場合には、第１モードから第２モードに切り替えることによって、送電コイルから送電することなく送電コイルを電熱器として用いて送電部の上面を加熱することができる。これにより、異物が積雪である場合には、その雪を融かして除去することができる。また、異物が動物である場合には、その動物に熱を与えることで動物が送電部の上面から移動することを促すことができる。このように、異物を除去するための装置を送電部の外部に別途設けることなく、第２モードに切り替えることによって、送電部の上面の異物（積雪あるいは動物）を除去することができる。その結果、非接触送電装置を大型化することを抑制しつつ、送電部上の異物（積雪あるいは動物など）を除去することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、非接触送電装置を大型化することを抑制しつつ、送電部上の異物（積雪あるいは動物など）を除去可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】送電装置を含む電力伝送システムの全体図である。
【図２】電力伝送システムの構成図である。
【図３】送電装置の斜視図である。
【図４】送電装置の断面図である。
【図５】送電部の回路構成の一例を示した図である。
【図６】電源ＥＣＵの処理手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１１】
＜電力伝送システムの構成＞
図１は、本実施の形態による送電装置１０を含む電力伝送システムの全体図である。電力伝送システムは、車両１と、送電装置１０とを備える。車両１は、受電装置２０を含む。受電装置２０は、車両１の底面に設けられ、たとえば、車両１の底面に設置された蓄電装置３５０の下面（路面側）に設けられる。
【００１２】
送電装置１０は、交流電源１００（たとえば商用系統電源）から電力の供給を受ける。送電装置１０は、地面に設置される。送電装置１０は、車両１の受電装置２０が送電装置１０に対向するように車両１の位置合せが行なわれた状態において、受電装置２０へ磁界を通じて非接触で送電するように構成される。
【００１３】
また、送電装置１０は、カメラ２８０を含む。カメラ２８０は、魚眼レンズを備えており、送電装置１０の上面の略中央部に設けられる。カメラ２８０は、魚眼レンズを備えることにより、車両１が送電装置１０に向けて移動する際の受電装置２０を含む広い空間を撮影可能に構成されている。
【００１４】
図２は、図１に示した電力伝送システムの構成図である。送電装置１０は、力率改善（ＰＦＣ（Power  Factor  Correction））回路２１０と、インバータ２２０と、フィルタ回路２３０と、送電部２４０とを含む。また、送電装置１０は、電源ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）２５０と、通信部２６０と、電圧センサ２７０と、電流センサ２７２，２７４と、カメラ２８０（図１）とを含む。
【００１５】
ＰＦＣ回路２１０は、交流電源１００から受ける電力を整流および昇圧してインバータ２２０へ供給するとともに、入力電流を正弦波に近づけることで力率を改善する。このＰＦＣ回路２１０には、公知の種々のＰＦＣ回路を採用し得る。なお、ＰＦＣ回路２１０に代えて、力率改善機能を有しない整流器を採用してもよい。
【００１６】
インバータ２２０は、電源ＥＣＵ２５０から交流出力指令を受けると、ＰＦＣ回路２１０から受ける直流電力を、所定の周波数（たとえば数十ｋＨｚ）を有する送電電力（交流）に変換する。インバータ２２０は、たとえば単相フルブリッジ回路によって構成される。また、インバータ２２０は、電源ＥＣＵ２５０から直流出力指令を受けると、ＰＦＣ回路２１０から受ける直流電力をそのままフィルタ回路２３０に出力する。
【００１７】
フィルタ回路２３０は、インバータ２２０と送電部２４０との間に設けられ、インバータ２２０から発生する高調波ノイズを抑制することができる。フィルタ回路２３０は、インダクタおよびキャパシタを含むＬＣフィルタによって構成される。
【００１８】
送電部２４０は、インバータ２２０により生成される交流電力（送電電力）をインバータ２２０からフィルタ回路２３０を通じて受け、送電部２４０の周囲に生成される磁界を通じて受電装置２０の受電部３１０へ非接触で送電する。送電部２４０は、受電部３１０へ非接触で送電するための共振回路を含む（後述）。共振回路は、送電コイルとキャパシタとによって構成され得るが、送電コイルのみで所望の共振状態が形成される場合には、キャパシタを設けなくてもよい。
【００１９】
電圧センサ２７０は、インバータ２２０の出力電圧Ｖを検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０へ出力する。電流センサ２７２は、インバータ２２０に流れる電流すなわちインバータ２２０の出力電流Ｉｉｎｖを検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０へ出力する。なお、電圧センサ２７０および電流センサ２７２の検出値に基づいて、インバータ２２０から送電部２４０へ供給される送電電力を検出することができる。電流センサ２７４は、送電部２４０に流れる電流Ｉｓを検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０へ出力する。
【００２０】
通信部２６０は、受電装置２０の通信部３７０と無線通信するように構成される。
電源ＥＣＵ２５０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、処理プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read  Only  Memory）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random  Access  Memory）、各種信号を入出力するための入出力ポート等を含み（いずれも図示せず）、上述の各センサ等からの信号を受けるとともに、送電装置１０における各種機器の制御を実行する。各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。なお、電源ＥＣＵ２５０が行なう具体的な処理内容については後に詳述する。
【００２１】
次に、受電装置２０について説明する。受電装置２０は、受電部３１０と、フィルタ回路３２０と、整流部３３０と、充電リレー３４０と、蓄電装置３５０とを含む。また、受電装置２０は、充電ＥＣＵ３６０と、通信部３７０と、電圧センサ３８０と、電流センサ３８２とをさらに含む。
【００２２】
受電部３１０は、送電装置１０の送電部２４０から出力される送電電力（交流）を、磁界を通じて非接触で受電する。受電部３１０は、たとえば、送電部２４０から非接触で受電するための共振回路を含む（図示せず）。受電部３１０の共振回路は、コイルとキャパシタとによって構成される。
【００２３】
フィルタ回路３２０は、受電部３１０と整流部３３０との間に設けられ、受電部３１０による受電時に発生する高調波ノイズを抑制する。フィルタ回路３２０は、たとえば、インダクタおよびキャパシタを含むＬＣフィルタによって構成される。整流部３３０は、受電部３１０によって受電された交流電力を整流して蓄電装置３５０へ出力する。整流部３３０は、整流器とともに平滑用のキャパシタを含んで構成される。
【００２４】
蓄電装置３５０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池を含んで構成される。蓄電装置３５０は、整流部３３０から出力される電力を蓄える。そして、蓄電装置３５０は、その蓄えられた電力を図示しない車両駆動装置（インバータおよび駆動モータ等）へ供給する。なお、蓄電装置３５０として電気二重層キャパシタ等も採用可能である。
【００２５】
充電リレー３４０は、整流部３３０と蓄電装置３５０との間に設けられる。充電リレー３４０は、送電装置１０による蓄電装置３５０の充電時に導通状態（オン）にされる。電圧センサ３８０は、整流部３３０の出力電圧（受電電圧）を検出し、その検出値を充電ＥＣＵ３６０へ出力する。電流センサ３８２は、整流部３３０からの出力電流（受電電流）を検出し、その検出値を充電ＥＣＵ３６０へ出力する。
【００２６】
充電ＥＣＵ３６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等を含み（いずれも図示せず）、上記の各センサ等からの信号を受けるとともに、受電装置２０における各種機器の制御を行なう。各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００２７】
充電ＥＣＵ３６０は、送電装置１０からの受電中に、受電装置２０における受電電力が所望の目標となるように、送電装置１０における送電電力の目標（目標電力）を生成する。そして、充電ＥＣＵ３６０は、生成された送電電力の目標（目標電力）を通信部３７０によって送電装置１０へ送信する。
【００２８】
通信部３７０は、送電装置１０の通信部２６０と無線通信するように構成される。
図３は、送電装置１０の斜視図である。送電装置１０の上面は、樹脂製のカバー１１によって覆われている。そのカバー１１の下面に沿うように、送電部２４０の送電コイル２４２が環状に形成されている。インバータ２２０により生成される交流が送電コイル２４２に流れることによって、送電装置１０の送電コイル２４２から受電装置２０へ磁界を通じて非接触で送電される。
【００２９】
カバー１１の中央部には環状の開口部が設けられており、この開口部からカメラ２８０の先端部が外部に向けて突出する。カメラ２８０の先端部には、魚眼レンズが備えられる。これにより、カメラ２８０は、送電装置１０の上面を含む広い空間を撮影することができる。
【００３０】
＜直流発熱モードにおける異物除去＞
送電装置１０の電源ＥＣＵ２５０は、カメラ２８０によって異物が検出されたか否かを判定し、異物が検出された場合には送電装置１０から受電装置２０への送電を行なわないように構成される。
【００３１】
図４は、送電装置１０の図３におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。図４には、送電装置１０のカバー１１の上面に雪が降り積もっている状態が示されている。このような状態である場合、送電装置１０の上面に降り積もっている雪がカメラ２８０によって撮影される。そして、電源ＥＣＵ２５０は、カメラ２８０によって撮影された雪を異物として検出し、送電装置１０から受電装置２０への送電を行なわないようにする。具体的には、電源ＥＣＵ２５０は、送電中である場合には送電を停止し、送電前である場合には送電を開始しないようにする。なお、カバー１１の上面に動物（ネコ、ネズミ等）が居る場合にも、電源ＥＣＵ２５０は、その動物を異物として検出し、送電を行なわないようにする。
【００３２】
上記のような異物（積雪あるいは動物）が検出された後において、送電装置１０から受電装置２０への送電を行なうためには、送電装置１０の上面の異物を除去する必要がある。
【００３３】
そこで、本実施の形態による送電装置１０は、送電コイル２４２に交流を流して送電する交流送電モード（第１モード）と、送電コイル２４２に直流を流して発熱する直流発熱モード（第２モード）とを切替可能に構成される。そして、電源ＥＣＵ２５０は、異物が検出された場合には、交流送電モード（第１モード）から直流発熱モード（第２モード）に切り替えることによって、送電コイル２４２から送電することなく送電コイル２４２を電熱器として用いてカバー１１を加熱する。異物がカバー１１の上面に積もった雪である場合には、その雪をカバー１１の熱で融かして除去することができる。また、異物がカバー１１の上面に居る動物である場合には、その動物にカバー１１の熱を与えることで動物がカバー１１の上面から移動することを促す。
【００３４】
図５は、本実施の形態による送電装置１０の送電部２４０の回路構成の一例を示した図である。送電部２４０は、送電コイル２４２に加えて、キャパシタ２４４と、リレー２４６とを含む。
【００３５】
キャパシタ２４４は、送電電力の力率を補償するために設けられ、送電コイル２４２に直列に接続される。
【００３６】
リレー２４６は、送電コイル２４２に対して、キャパシタ２４４とは並列に接続される。リレー２４６は、電源ＥＣＵ２５０からの制御信号に応じてオンオフ（開閉）される。
【００３７】
リレー２４６がオフ状態（開状態）である場合、送電コイル２４２とインバータ２２０との間にキャパシタ２４４が介在する状態となるため、送電コイル２４２とインバータ２２０とが直流電気的に絶縁される。そのため、インバータ２２０が生成した交流を送電コイル２４２に供給することは可能であるが、インバータ２２０からの直流を送電コイル２４２に供給することはできない。
【００３８】
一方、リレー２４６がオン状態（閉状態）である場合、送電コイル２４２とインバータ２２０とがリレー２４６によって電気的に接続される。そのため、インバータ２２０からの直流を送電コイル２４２に供給することが可能となる。
【００３９】
図６は、送電装置１０の電源ＥＣＵ２５０が行なう処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、たとえば所定条件が成立する毎に繰り返し実行される。
【００４０】
電源ＥＣＵ２５０は、カバー１１の上面に異物が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１０）。電源ＥＣＵ２５０は、たとえば、カバー１１の上面に雪が積もっていることあるいは動物が居ることがカメラ２８０によって撮像された場合、異物が検出されたと判定する。
【００４１】
異物が検出されたと判定されない場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、電源ＥＣＵ２５０は、制御モードを交流送電モードに設定する（ステップＳ１２）。交流送電モードにおいては、電源ＥＣＵ２５０は、送電部２４０のリレー２４６をオフ状態（開状態）にする。この状態で、電源ＥＣＵ２５０は、送電装置１０から受電装置２０への送電を行なう要求がある場合、インバータ２２０に交流出力指令を出力する。これにより、インバータ２２０により生成される交流が送電コイル２４２に流れ、送電コイル２４２から受電装置２０へ磁界を通じて非接触で送電される。
【００４２】
一方、異物が検出されたと判定された場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、制御モードを直流発熱モードに設定する（ステップＳ１４）。直流発熱モードにおいては、電源ＥＣＵ２５０は、送電部２４０のリレー２４６をオン状態（閉状態）にする。この状態で、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０に直流出力指令を出力する。これにより、インバータ２２０からの直流が送電コイル２４２に流れ、送電コイル２４２から送電することなく送電コイル２４２を電熱器として用いてカバー１１を加熱する。
【００４３】
以上のように、本実施の形態による送電装置１０は、送電コイル２４２に交流を流して送電する交流送電モード（第１モード）と、送電コイル２４２に直流を流して発熱する直流発熱モード（第２モード）とを切替可能に構成される。そして、電源ＥＣＵ２５０は、カバー１１の上面（送電コイル２４２の上面）に異物が検出された場合には、交流送電モード（第１モード）から直流発熱モード（第２モード）に切り替えることによって、送電コイル２４２から送電することなく送電コイル２４２を電熱器として用いてカバー１１を加熱する。これにより、異物がカバー１１の上面に積もった雪である場合には、その雪をカバー１１の熱で融かして除去することができる。また、異物がカバー１１の上面に居る動物である場合には、その動物にカバー１１の熱を加えて動物がカバー１１の上面から移動することを促す。このように、異物を除去するための装置を送電部２４０の外部に別途設けることなく、交流送電モードと直流発熱モードとを切り替えることによって、送電部２４０上の異物が除去される。その結果、送電装置１０を大型化することを抑制しつつ、送電部２４０上の異物（積雪あるいは動物など）を除去することができる。
【００４４】
＜変形例＞
上述の実施の形態による送電部２４０においては、送電コイル２４２とインバータ２２０との間にキャパシタ２４４が介在する構成であるため、送電コイル２４２に対してキャパシタ２４４とは並列に接続されるリレー２４６を設け、直流発熱モード（第２モード）においてこのリレー２４６をオン状態にすることでインバータ２２０からの直流を送電コイル２４２に供給するようにした。
【００４５】
しかしながら、送電部２４０において、キャパシタ２４４と送電コイル２４２とがインバータ２２０に対して並列に接続される場合、あるいはキャパシタ２４４が設けられていない場合には、リレー２４６を設けることなく、直流発熱モードにおいて、インバータ２２０に直流出力指令を出力するだけでインバータ２２０からの直流を送電コイル２４２に供給して送電コイル２４２を電熱器として機能させることができる。
【００４６】
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。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許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。
【符号の説明】
【００４７】
１  車両、１０  送電装置、１１  カバー、２０  受電装置、１００  交流電源、２１０  ＰＦＣ回路、２２０  インバータ、２３０，３２０  フィルタ回路、２４０  送電部、２４２  送電コイル、２４４  キャパシタ、２４６  リレー、２５０  電源ＥＣＵ、２６０，３７０  通信部、２７０，３８０  電圧センサ、２７２，２７４，３８２  電流センサ、２８０  カメラ、３１０  受電部、３３０  整流部、３４０  充電リレー、３５０  蓄電装置、３６０  充電ＥＣＵ。
【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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