(57)【要約】【課題】非接触電力伝送システムにおいて、応答性および安定性を両立しつつ異物の侵入を検知することを可能にする。【解決手段】送電装置２２０は、巻回中心線Ｏ１のまわりに巻回され、受電コイル１２３に非接触で電力を送電する送電コイル２２３と、電磁波を放射するための送信アンテナ３１０と、送信アンテナ３１０から放射された電磁波を受信するための受信アンテナ（第１および第２受信アンテナ３２０，３３０）と、を備える。送信アンテナ３１０および受信アンテナ（第１および第２受信アンテナ３２０，３３０）の少なくとも一方は、厚さ方向に対向する第１平面部Ｓ１および第２平面部Ｓ２を含む平面アンテナである。平面アンテナ（送信アンテナ３１０など）は、第１平面部Ｓ１および第２平面部Ｓ２が巻回中心線Ｏ１に沿って延びるように配置される。【選択図】図１
2015126603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻回中心線のまわりに巻回され、受電コイルに非接触で電力を送電する送電コイルと、
電磁波を放射するための送信アンテナと、
前記送信アンテナから放射された電磁波を受信するための受信アンテナと、
を備え、
前記送信アンテナおよび前記受信アンテナの少なくとも一方は、厚さ方向に対向する第１平面部および第２平面部を含む平面アンテナであり、
前記平面アンテナは、前記第１平面部および前記第２平面部が前記巻回中心線に沿って延びるように配置された、送電装置。
【請求項２】
前記受信アンテナが受信する前記送信アンテナからの電磁波に基づいて、前記受電コイルと前記送電コイルとの間の異物を検知する制御部をさらに備えた、請求項１に記載の送電装置。
【請求項３】
前記受電コイルと前記送電コイルは電力伝送時に互いに上下方向に配列し、
前記送電コイルは、螺旋状に形成され、前記送電コイルの一端に第１開口部が形成され、他端に第２開口部が形成され、
前記平面アンテナは、前記第１開口部と隣り合う位置に配置され、
前記平面アンテナは、前記第１平面部および前記第２平面部が上下方向にも沿うように配置された、請求項１または請求項２に記載の送電装置。
【請求項４】
前記送電コイルは、螺旋状に形成され、前記送電コイルの一端に第１開口部が形成され、他端に第２開口部が形成され、
前記受信アンテナは、平面アンテナの第１受信アンテナと、平面アンテナの第２受信アンテナとを含み、
前記第１受信アンテナと前記第２受信アンテナとは、前記送電コイルの第１開口部の前方側に設けられると共に、前記巻回中心線を挟むように配置され、
前記第１受信アンテナと前記第２受信アンテナとの間の距離は、前記第１開口部から離れるにつれて長くなるように、前記第１受信アンテナおよび前記第２受信アンテナが配置された、請求項１に記載の送電装置。
【請求項５】
前記送信アンテナは、前記平面アンテナであって、
前記送信アンテナは、前記第２開口部と隣り合う位置に設けられ、
前記送信アンテナは、前記第１平面部および前記第２平面部が上下方向に沿って延びるように配置された、請求項４に記載の送電装置。
【請求項６】
前記送電コイルが巻回された平板状のフェライトコアを含み、
前記送電コイルは、前記フェライトコアを螺旋状に取り囲むようにコイル線を巻回して形成され、
前記フェライトコアは、上面と下面と、巻回中心線が延びる方向に配列する第１端面および第２端面と、第１側面と第２側面とを含み
前記送電コイルは、前記第１側面上に位置する第１コイル線部と、第２側面上に位置する第２コイル線部とを含み、
前記平面アンテナは、前記第１コイル線部または前記第２コイル線部と隣り合うように配置され、
前記平面アンテナは、前記第１平面部および前記第２平面部が上下方向にも沿って延びるように配置された、請求項１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、送電装置に関し、特に、送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する電力伝送システムに用いられる送電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、送電装置と受電装置との間で、非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムが提案されている。送電装置と受電装置との間に異物が侵入すると、たとえば電力伝送効率が低下するといった問題が生じる。特開２０１２−０２９５２８号公報は、受電装置に含まれる受電コイルが受電する受電電力の変動に基づいて異物の侵入を検知する手段や、侵入センサを利用して異物の侵入を検知する方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０２９５２８号公報
【特許文献２】特開２０１３−０４６４９２号公報
【特許文献３】特開２０１３−１５４８１５号公報
【特許文献４】特開２０１３−１４６１５４号公報
【特許文献５】特開２０１３−１４６１４８号公報
【特許文献６】特開２０１３−１１０８２２号公報
【特許文献７】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】
受電電力の変動に基づいて異物の侵入を検知する場合、直ぐに異物の侵入を検知することが困難であり、応答性に問題がある。一方で、侵入センサを用いる場合、送電コイルおよび受電コイルによって生じる電磁界の影響（ノイズなど）により、侵入センサが安定して（正常に）動作しない場合がある。
【０００５】
本発明は、非接触電力伝送システムにおいて、応答性および安定性を両立しつつ異物の侵入を検知することを可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、要約すると、送電装置であって、巻回中心線のまわりに巻回され、受電コイルに非接触で電力を送電する送電コイルと、電磁波を放射するための送信アンテナと、送信アンテナから放射された電磁波を受信するための受信アンテナと、を備える。送信アンテナおよび受信アンテナの少なくとも一方は、厚さ方向に対向する第１平面部および第２平面部を含む平面アンテナである。平面アンテナは、第１平面部および第２平面部が巻回中心線に沿って延びるように配置される。
【０００７】
上記構成の送電装置によれば、送電コイルの周囲に形成される磁束が平面アンテナと交差することを抑制することができる。その結果、電力伝送時の電磁界の高調波成分が平面アンテナでノイズとして受信されることが抑制される。
【０００８】
好ましくは、送電装置は、受信アンテナが受信する送信アンテナからの電磁波に基づいて、受電コイルと送電コイルとの間の異物を検知する制御部をさらに備える。
【０００９】
上記制御部を備えることにより、送電装置は、電力伝送時の電磁界の高調波成分が平面アンテナでノイズとして受信されることを抑制しつつ、受電コイルと送電コイルとの間の異物を検知することができる。
【００１０】
好ましくは、受電コイルと送電コイルは電力伝送時に互いに上下方向に配列される。送電コイルは、螺旋状に形成され、送電コイルの一端に第１開口部が形成され、他端に第２開口部が形成される。平面アンテナは、第１開口部と隣り合う位置に配置される。平面アンテナは、第１平面部および第２平面部が上下方向にも沿うように配置される。
【００１１】
電力伝送時の磁束経路は、送電コイルの第１開口部から上方に向かい、受電コイルの一方の開口部を通り、受電コイルの他方の開口部から下方に向かい、送電コイルの第２開口部を通る経路となる。上記構成によれば、送電コイルの開口部にアンテナを配置する場合、電力伝送時の磁束が平面アンテナを通る（交差する）ことが抑制される。
【００１２】
または、好ましくは、送電コイルは、螺旋状に形成され、送電コイルの一端に第１開口部が形成され、他端に第２開口部が形成される。受信アンテナは、平面アンテナの第１受信アンテナと、平面アンテナの第２受信アンテナとを含む。第１受信アンテナと第２受信アンテナとは、送電コイルの第１開口部の前方側に設けられると共に、巻回中心線を挟むように配置される。第１受信アンテナと第２受信アンテナとの間の距離は、第１開口部から離れるにつれて長くなるように、第１受信アンテナおよび第２受信アンテナが配置される。
【００１３】
送電コイルから放射される磁束は、第１開口部から離れるにつれて広がるように放射される。上記構成のように第１受信アンテナおよび第２受信アンテナを配置することで、各受信アンテナが電力伝送の磁束と交差することが抑制される。
【００１４】
好ましくは、送信アンテナは、平面アンテナである。送信アンテナは、第２開口部と隣り合う位置に設けられる。送信アンテナは、第１平面部および第２平面部が上下方向にも沿って延びるように配置される。
【００１５】
上記構成では、送信アンテナが第２開口部と隣り合う位置に設けられ、受第１および第２受信アンテナが第１開口部の前方に設けられるため、送信アンテナおよび受信アンテナを利用して異物を検知する場合、検知領域を広くとることができる。
【００１６】
あるいは、好ましくは、送電装置は、送電コイルが巻回された平板状のフェライトコアを含む。送電コイルは、フェライトコアを螺旋状に取り囲むようにコイル線を巻回して形成される。フェライトコアは、上面と下面と、巻回中心線が延びる方向に配列する第１端面および第２端面と、第１側面と第２側面とを含む。送電コイルは、第１側面上に位置する第１コイル線部と、第２側面上に位置する第２コイル線部とを含む。平面アンテナは、第１コイル線部または第２コイル線部と隣り合うように配置される。平面アンテナは、第１平面部および第２平面部が上下方向にも沿って延びるように配置される。
【００１７】
アンテナを地面に沿って寝かせた状態で配置すると、送電装置の接地面積が大きくなる。上記構成のように平面アンテナを配置することで、アンテナの設置面積の低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、非接触電力伝送システムにおいて、応答性および安定性を両立しつつ異物の侵入を検知することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】送電装置および受電装置を示す斜視図である。
【図２】平面アンテナが、巻回中心線に「沿って延びるように配置」される様子を説明するための図である。
【図３】平面アンテナが、巻回中心線に「沿って延びるように配置」される様子を説明するための図である。
【図４】「実質的に平行」という用語について説明するための図である。
【図５】非接触電力伝送システムの概略構成を説明するための図である。
【図６】侵入センサの概略構成を説明するための図である。
【図７】送電装置の平面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ部分の断面図である。
【図９】送信アンテナと第１および第２受信アンテナとに用いることができるアンテナの形状について説明するための図である。
【図１０】非接触電力伝送において発生する磁界（磁束）を説明するための図である。
【図１１】磁束の方向に基づくアンテナ配置の一例を説明するための図である。
【図１２】侵入センサのアンテナ配置の一例を説明するための平面図である。
【図１３】侵入センサのアンテナ配置の一例を説明するための断面図である。
【図１４】監視エリアの一例を説明するための図である。
【図１５】侵入センサのアンテナの配置の別の例を説明するための図である。
【図１６】侵入センサのアンテナの配置の別の例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明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、図中同一また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。
【００２１】
図１は、実施の形態に係る送電装置２２０および受電装置１２０を示す斜視図である。後に図５などを参照して説明するように、送電装置２２０および受電装置１２０は、車両の充電に用いられる。図１において、「Ｕ」は、鉛直方向上方Ｕをしめす。「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、車両前進方向Ｆを示す。「Ｂ」は、車両後進方向Ｂを示す。
【００２２】
図１を参照して、送電装置２２０は、巻回中心線Ｏ１のまわりに巻回されるコイル線（送電コイル）２２３を含む。送電コイル２２３は、フェライトコア２２２を螺旋状に取り囲むようにコイル線を巻回して形成される。送電コイル２２３は、受電コイル１２３に非接触で電力を送電するために用いられる。
【００２３】
送電コイル２２３には、所定の容量値（キャパシタンス）を有するコンデンサ２２１が接続される。送電コイル２２３とコンデンサ２２１とは、共振回路を構成する。共振回路のＱ値は、１００以上であることが好ましい。
【００２４】
受電装置１２０は、巻回中心線Ｏ２のまわりに巻回されるコイル線（受電コイル）１２３を含む。受電コイル１２３は、フェライトコア１２２を螺旋状に取り囲むようにコイル線を巻回して形成される。受電コイル１２３は、送電コイル２２３から非接触で電力を受電するために用いられる。
【００２５】
受電装置１２０には、所定の容量値（キャパシタンス）を有するコンデンサ１２１が接続される。受電コイルとコンデンサ１２１とは、共振回路を構成する。共振回路のＱ値は、１００以上であることが好ましい。
【００２６】
送電装置２２０は、さらに、送信アンテナ３１０と、第１受信アンテナ３２０および第２受信アンテナ３３０とを含む。送信アンテナ３１０は、電磁波を放射するためのアンテナである。第１受信アンテナ３２０および第２受信アンテナ３３０は、送信アンテナ３１０から放射された電磁波を受信するためのアンテナである。
【００２７】
図１においては、送信アンテナ３１０と第１および第２受信アンテナ３２０、３３０とは平面アンテナである。ただし、送信アンテナ３１０と第１および第２受信アンテナ３２０、３３０とのすべてが平面アンテナである必要はなく、それらのアンテナのうち少なくとも１つのアンテナが平面アンテナであればよい。また、送信アンテナ３１０から放射された電磁波を受信するためのアンテナとして、第１受信アンテナ３２０および第２受信アンテナ３３０のいずれか１つのアンテナのみが用いられてもよい。
【００２８】
平面アンテナは、平面アンテナの厚さ方向に対向する第１平面部Ｓ１および第２平面部Ｓ２を含む。平面アンテナは、第１平面部Ｓ１および第２平面部Ｓ２が巻回中心線に沿って延びるように配置される。「沿って延びるように配置」の用語については、後に図２〜図４を参照して詳述する。
【００２９】
送電装置２２０は、さらに、侵入センサ３００を含む。侵入センサ３００は、第１および第２受信アンテナ３２０、３３０が受信する送信アンテナ３１０からの電磁波に基づいて、受電コイル１２３と送電コイル２２３との間の異物を検知する制御部としてのセンサＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３６０を含む。他の構成要素も侵入センサ３００に含まれるが、これについては後に図６を参照して説明する。
【００３０】
なお、侵入センサ３００は、送電装置２２０でなく、受電装置１２０に含まれていてもよい。
【００３１】
受電コイル１２３と送電コイル２２３とは、電力伝送時に互い上下方向（図１に示すＵＤ方向）に配置される。先に述べたように送電コイル２２３は螺旋状に形成されるため、送電コイル２２３の一端には第１開口部Ａ１が形成され、他端には第２開口部Ａ２が形成されることとなる。第１受信アンテナ３２０と第２受信アンテナ３３０とは、送電コイル２２３の第１開口部Ａ１の前方（図１に示すＢ方向）側に設けられると共に、巻回中心線Ｏ１を（各々の平面部で）挟むように配置される。第１受信アンテナ３２０（の第１平面部Ｓ１）と第２受信アンテナ３３０（の第２平面部Ｓ２）との間の距離は、第１開口部Ａ１から離れるにつれて長くなるように、第１受信アンテナ３２０および第２受信アンテナ３３０が配置される。
【００３２】
送信アンテナ３１０は、第２開口部Ａ２の前方（図１に示すＦ方向）側に設けられると共に、巻回中心線Ｏ１に沿って延びるように配置される。
【００３３】
フェライトコア２２２は、平板状である。フェライトコア２２２は、上面ＵＳ１および下面ＬＳ１と、第１側面ＳＳ１および第２側面ＳＳ２と、巻回中心線Ｏ１が延びる方向に（交差して）配列する第１端面ＥＳ１および第２端面ＥＳ２とを含む。
【００３４】
送電コイル２２３は、第１側面ＳＳ１上に位置する第１コイル線部Ｃ１と、第２側面ＳＳ２上に位置する第２コイル線部Ｃ２とを含む。
【００３５】
また、図１においては、送信アンテナ３１０が第１開口面Ａ１に隣り合うように配置され、第１および第２受信アンテナ３２０，３３０が第２開口面Ａ２に隣り合うように配置されてもよい。その場合、平面アンテナは、第１平面部Ｓ１および第２平面部Ｓ２が上下方向（図１に示すＵＤ方向）にも沿って延びるように配置される。平面アンテナを地面に沿って寝かせた状態で配置すると、送電装置２２０の接地面積が大きくなるが、平面アンテナを上下方向に沿って延びるように配置することにより、送電装置２２０の接地面積が低減される。
【００３６】
なお、図１において、平面アンテナは、第１コイル線部Ｃ１または第２コイル線部Ｃ２と隣り合うように配置されてもよい。これについては、後に図１４および図１５を参照して改めて説明する。
【００３７】
図２は、平面アンテナが、巻回中心線Ｏ１のような所与の線に「沿って延びるように配置」される様子を説明するための図である。
【００３８】
平面アンテナ３７０は、たとえば、図１に示す送信アンテナ３１０や第１および第２受信アンテナ３２０、３３０である。図２に示すように、巻回中心線Ｏ１は、平面アンテナ３７０の第１平面部Ｓ１および第２平面部Ｓ２以外の面、具体的に平面アンテナ３７０の厚さ方向を形成する面（厚さ面）と交差する。たとえば、巻回中心線Ｏ１は、平面アンテナ３７０の略三角形形状の一方の側辺部分の面から入り、略三角形形状の他方の側辺部分の面から出ていく。このような巻回中心線Ｏ１に対する平面アンテ３７０の配置は、実施の形態では、平面アンテナ３７０（の第１平面部Ｓ１および第２平面部Ｓ２）が、巻回中心線Ｏ１に沿って延びるように配置される、こととなる。
【００３９】
また、巻回中心線Ｏ１それ自体が平面アンテナ３７０の厚さ面と交差する必要はない。すなわち、巻回中心線Ｏ１と平行な線を仮定し、その平行な線が平面アンテナ７３０の厚さ面と交差するような場合も、平面アンテナ３７０が、巻回中心線Ｏ１に沿って延びるように配置される、と表現される。これについては、後に図３を参照して説明する。
【００４０】
なお、巻回中心線Ｏ１に沿って延びるように平面アンテナ３７０を配置するとは、図２に示す配置に限定されない。たとえば、図２において、巻回中心線Ｏ１が平面アンテナ３７０の略三角形形状の頂点部分の面ＴＳから入り、略三角形形状の底辺部分の面ＢＳから出て行く場合や、巻回中心線Ｏ１が平面アンテナ３７０の略三角形形状の側辺の面から入り、略三角形形状の底辺の面から出て行く場合なども、平面アンテナ３７０が、巻回中心線Ｏ１に沿って延びるように配置されることとなる。
【００４１】
図３も、平面アンテナが、巻回中心線Ｏ１のような所与の線に「沿って延びるように配置」という用語を説明するための図である。図３の中央に示される巻回中心線Ｏ１および平面アンテナ３７０は、図２を上方より見た図と考えてよい。図３に示すように、平面アンテナ３７０の第１平面部Ｓ１および第２平面部Ｓ２が、巻回中心線Ｏ１または巻回中心線Ｏ１に沿って延びるように配置される。
【００４２】
図３において、巻回中心線Ｏ１に平行な線が、平行線ＯＰ１として示される。平面アンテナ３７０は、平行線ＯＰ１が平面アンテナ３７０の厚さ面を通るように配置されてもよい。この場合も、平面アンテナ３７０は、巻回中心線Ｏ１に沿って延びるように配置されることとなる。
【００４３】
平面アンテナが、巻回中心線Ｏ１に「沿って延びる」とは、第１平面部Ｓ１および第２平面部Ｓ２が延びる方向（以下、単に「平面アンテナが延びる方向」という場合もある）が、巻回中心線Ｏ１と「平行」および「実質的に平行」のいずれも含む概念である。「実質的に平行」とは、平面アンテナが延びる方向が巻回中心線Ｏ１に対して、１５度程度の交差角度で交差する場合も含む。交差角度は、好ましくは１０度以下、さらに好ましくは５度以下である。
【００４４】
図４は、「実質的に平行」という用語について説明するための図である。図４に示すように、平面アンテナ３７０の第１平面部Ｓ１および第２平面部Ｓ２が、巻回中心線Ｏ１が延びる方向に対してある程度の角度を持って延びるように、平面アンテナ３７０が配置される。この場合も、平面アンテナ３７０は、巻回中心線Ｏ１に沿って延びるように配置されることとなる。
【００４５】
図５は、非接触電力伝送システム１０の概略構成を説明するための図である。図５において、「Ｕ」は、鉛直方向上方Ｕをしめす。「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、車両前進方向Ｆを示す。「Ｂ」は、車両後進方向Ｂを示す。
【００４６】
非接触電力伝送システムでは、送電スタンド２００から車両１００に非接触で電力伝送が行なわれる。これにより、たとえば、車両１００に搭載されたバッテリ１４０が非接触充電される。
【００４７】
車両１００は、電気エネルギを利用して走行可能な電気自動車やハイブリッド車両である。車両１００は、カメラ１１０と、受電装置１２０と、通信ユニット１３０と、バッテリ１４０とを含む。
【００４８】
カメラ１１０は、車両１００と送電スタンド２００との位置合わせを行なうためなどに用いられる。通信ユニット１３０は、通信ユニット２３０と通信を行なうためなどに用いられる。バッテリ１４０は、車両１００の走行のエネルギ源などに用いられる。
【００４９】
送電スタンド２００は、電源装置２１０と、通信ユニット２３０と、先に図１を参照して述べた送電装置２２０および侵入センサ３００とを含む。
【００５０】
電源装置２１０は、非接触電力伝送の対象となる交流電力（たとえば周波数が１００ｋＨｚ、電力が数ｋＷ程度）を発生する。
【００５１】
通信ユニット２３０は、通信ユニット１３０などと通信を行なうために用いられる。
受電装置１２０は、たとえば車両１００の下方に設けられる。送電装置２２０は、たとえば駐車場の床面に設けられる。非接触充電がなされる際、受電装置１２０と送電装置２２０とは、互いに対向するように位置合わせされる。すなわち、図１における受電コイル１２３と送電コイル２２３とが、互い対向するように位置合わせされる。受電コイル１２３と送電コイル２２３とが位置合わせされた状態で、送電コイル２２３から、主に磁界を介して、受電コイル１２３へ非接触で電力伝送が行なわれる。
【００５２】
非接触充電時に、送電装置２２０と受電装置１２０との間に異物があると、電力伝送効率が低下するといった問題が生じる。そこで、非接触電力伝送システム１０では、受電装置１２０と送電装置２２０との間に侵入した異物を検知するための侵入センサ３００が用いられる。
【００５３】
非接触充電時、侵入センサ３００は、送電装置２２０とともに車両１００の下に潜り込んだ状態で使用される。そのため、送電装置２２０および侵入センサ３００が配置可能なスペースは制限される。そこで、侵入センサ３００は、送電装置２２０の近くに配置されるか、または送電装置２２０に設けられることが好ましい。
【００５４】
侵入センサ３００は、送電スタンド２００ではなく、車両１００に含まれていてもよい。
【００５５】
図６は、侵入センサ３００の概略構成を説明するための図である。一例として、侵入センサ３００は電磁波レーダである。侵入センサ３００は、レーダ機能によって侵入物の位置や移動速度などを検出することができる。
【００５６】
侵入センサ３００は、送信アンテナ３１０と、第１および第２受信アンテナ３２０、３３０とを含む。
【００５７】
発信器３１２で生成された高周波電力（たとえば周波数２．５ＧＨｚ程度）は、増幅器３１１で増幅されて（たとえば電力が数ｍＷ程度）、送信アンテナ３１０から電磁波として放射される。送信アンテナ３１０から放射された電磁波は、侵入物で反射し、または侵入物を透過して、第１および第２受信アンテナ３２０、３３０で、受信信号として受信される。
【００５８】
受信信号は、増幅器３２１，３３１で増幅され、ミキサ３２２，３３２に送られる。ミキサ３２２，３３２は、発信器３４０からの高周波信号を利用して受信信号をダウンコンバートする。ダウンコンバートされた受信信号は、位相差検出器３５０に送られる。ダウンコンバートされた受信信号のうち、ミキサ３２２からの受信信号は、センサＥＣＵ３６０にも送られる。
【００５９】
位相差検出器３５０は、ミキサ３２２から送られる信号と、ミキサ３２３から送られる信号との位相差を検出する。位相差に関する情報（位相情報）は、センサＥＣＵ３６０に送られる。また、センサＥＣＵ３６０は、ミキサ３２２から送られる信号に基づいて受信信号の信号強度（受信レベル）を検出する。センサＥＣＵ３６０は、受信レベルや位相情報を利用して、電磁波に対する侵入物の反射特性などを測定することができる。侵入物の反射特性などは、たとえば、侵入物の種類の推定に用いることができる。これにより、ＥＣＵ３６０は、侵入物を検知し、侵入物の有無などを判別することができる。すなわち、侵入センサ３００は、第１および第２受信アンテナ３２０、３３０が受信する電磁波に基づく情報を利用することで、侵入物を検知できる。
【００６０】
ＥＣＵ３６０が行なった侵入物の有無などの判別結果Ｓは、非接触電力伝送システム１０（図５）で利用される。これにより、非接触電力伝送システム１０では、侵入物が有る場合には、非接触充電の中断などが行なわれたり、侵入物の存在のユーザへの通知が行なわれたりする。
【００６１】
侵入センサ３００のような電磁波レーダは、応答性に優れるといったこともあり、侵入物を良好に検知できる。
【００６２】
図７は、図１を参照して説明した送電装置２２０（または受電装置１２０）を説明するための図である。なお、図７は、送電装置２２０の平面形状を模式的に表した図であり、図１の送電装置２２０と厳格には一致しないことに注意すべきである。図７に示すように、送電装置２２０は、筐体２２４と、先に図１を参照して述べたコンデンサ２２１と、フェライトコア２２２と、送電コイル２２３と、筐体２２４とを含む。筐体２２４は、コンデンサ２２１と、フェライトコア２２２と、送電コイル２２３とを収容する。
【００６３】
上記説明した部分の送電装置２２０の構成は、受電装置１２０においても同様である。
図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ部分の断面図である。図７および図８からも、コイル２２３が、巻回中心線Ｏ１および平板状のフェライトコア２２２に巻回されることが理解できる。  図９は、図１などに示す送信アンテナ３１０と第１および第２受信アンテナ３２０、３３０とに用いることができるアンテナの形状について説明するための図である。
【００６４】
図９には、２次元（平面）アンテナ３７０が示される。平面アンテナ３７０は、厚さ方向（図９に示すＹ方向）に対向する第１平面部Ｓ１と第２平面部Ｓ２とを含む、略三角形形状を有する。三角形の両辺の内側にはスリットＳＬ１，ＳＬ２がそれぞれ形成される。平面アンテナ３７０において、三角形の頂点が給電点Ｐとなる。給電点ＰからスリットＳＬ１を挟んだ外側の部分（三角形の一方の側辺部分）の端部は、接地される。給電点ＰからスリットＳＬ２を挟んだ外側の部分の端部も、接地される。平面アンテナ３７０において、三角形の高さは、たとえばアンテナが送信または受信しようとする電磁波の波長に等しくなるように形成される。
【００６５】
再び図１を参照して、先に述べたように、侵入センサ３００のアンテナは、送電装置２２０の近くに配置するか、または送電装置２２０に設けなければならない。そのような侵入センサ３００は、非接触充電中、送電装置２２０と受電装置１２０との間に発生する磁界中に置かれることになり、侵入センサ３００が磁界の影響を受ける可能性が高い。
【００６６】
送電装置２２０では、たとえば、周波数が１００ｋＨｚ程度、電力が数ｋＷ程度の交流電力（充電電力）が扱われる。一方、侵入センサ３００では、たとえば、周波数が２．５ＧＨｚ程度、電力が数ｍＷ程度またはそれよりも小さい交流電力（レーダ送受信電力）が扱われる。
【００６７】
送電装置２２０の充電電力には、高周波成分が含まれることも少なくない。一般に、高調波成分は、基本波成分よりも小さい。しかし、送電装置２２０の充電電力自体が侵入センサ３００のレーダ送受信電力よりもかなり大きいため、送電装置２２０の充電電力の高調波成分は、侵入センサ３００にとって無視できない大きさとなり得る。
【００６８】
具体的に、送電装置２２０の充電電力に含まれる高調波成分は、送電コイル２２３によって生じる磁界の高調波成分として現れる。
【００６９】
磁界の高調波成分は、侵入センサ３００の送信アンテナ３１０と第１および第２受信アンテナ３２０、３３０とに、ノイズ電流として現れる。送信アンテナ３１０でのノイズ電流は、増幅器３１１の出力特性の低下などを生じさせる。第１および第２受信アンテナ３２０、３３０でのノイズ電流は、受信感度の低下や、増幅器３２１，３３１の飽和などを生じさせる。つまり、送電コイル２２３によって生じる磁界の影響で、侵入センサ３００の動作の安定性が損なわれる。
【００７０】
図１０は、非接触電力伝送において発生する磁界（または磁束）を説明するための図である。図１０は、図１などに示す送電コイル２２３および受電コイル１２３を側方より見た（ＦＢ方向とＵＤ方向とからなる平面で見た）状態を、模式的に表した図である。図１０では、受電コイル１２３および送電コイル２２３にそれぞれ接続されるコンデンサ（図１のコンデンサ１２１，２２１）などの記載は省略している。
【００７１】
図１０において、矢印は、非接触充電中に発生する磁束ベクトルを示す。ベクトルの方向は、磁束の方向を、ベクトルの長さは磁束の強度をそれぞれ概念的に示す。
【００７２】
図１０に示すように、非接触充電中、送電コイル２２３および受電コイル１２３の周囲には、磁束が発生する。磁束の経路は、送電コイル２２３の一方の開口部から上方（図１０に示すＵ方向）に向かい、受電コイル１２３の一方の開口部を通り、受電コイル１２３の他方の開口部から下方（図１０に示すＤ方向）に向かい、送電コイル２２３の他方の開口部を通る経路となる。
【００７３】
また、送電コイル２２３から放射される磁束は、一方の開口部から離れるにつれて広がるように放射される。また、送電コイル２２３に入射する磁束は、他方の開口部から離れるにつれて広がるように入射する。
【００７４】
たとえば、送電コイル２２３の周囲において、送電コイル２２３の開口部から送電コイル２２３の外側に向かう領域や、送電コイル２２３と受電コイル１２３とに挟まれた領域では、巻回中心線Ｏ１に沿って延びるように、すなわち、図１０に示すＦＢ方向に沿って延びるように磁束が発生する。そのような領域に平面アンテナ（図９の平面アンテナ３７０など）を配置する場合には、平面アンテナの面（図９の第１平面部Ｓ１および第２平面部Ｓ２）が巻回中心線に沿って延びるように配置されることが好ましい。これにより、磁束が平面アンテナの面と交差することが抑制され、平面アンテナと磁束とが交差する面積が低減される。その結果、非接触電力伝送時の電磁界の高調波成分が平面アンテナにノイズとして受信されることが抑制される。このような平面アンテナの配置によって、送電コイル２２３によって生じる磁界の影響で侵入センサ３００の動作の安定性が損なわれるのを防ぐことができる。また、先に述べたように、侵入センサ３００の電磁波レーダは応答性に優れ、侵入物を良好に検知できる。その結果、応答性および安定性を両立しつつ異物の侵入を検知することが可能になる。
【００７５】
また、送電コイル２２３の周囲において、送電コイル２２３の開口部と隣り合う領域では、上下方向（図１０に示すＵＤ方向）に磁束が発生する。そのような領域に平面アンテナを配置する場合には、平面アンテナの面が上下方向にも沿うように配置することが好ましい。これにより、磁束が平面アンテナの面と交差することが抑制される。平面アンテナの面が上下方向にも沿う状態とは、たとえば、平面アンテナが巻回中心線Ｏ１に沿って延びるとともに、上下方向にも沿って延びるように配置された状態をいう。このような平面アンテナの配置によっても、送電コイル２２３によって生じる磁界の影響で、侵入センサ３００の動作の安定性が損なわれるのを防ぐことができる。そのため、応答性および安定性を両立しつつ異物の侵入を検知することが可能になる。また、平面アンテナが上下方向に配置されることで、地面に対する平面アンテナの接地面積が低減される。
【００７６】
図１１は、図１０で説明したような磁束の方向に基づくアンテナ配置の一例を説明するための図である。
【００７７】
図１１において、送電コイル２２３の周囲では、送電コイル２２３の一方の開口部から送電コイル２２３の外側に向かう領域に、たとえば平面アンテナ３７０が配置される。平面アンテナ３７０は、第１平面部Ｓ１および第２平面部Ｓ２が巻回中心線Ｏ１に沿って延びるように配置される。これにより、平面アンテナ３７０と交差する磁束が低減される。
【００７８】
同様に、送電コイル２２３の他方の開口部から送電コイル２２３の外側に向かう領域にも、たとえば平面アンテナ３７０が配置される。
【００７９】
図１２および図１３は、侵入センサのアンテナ配置の一例を説明するための図である。
図１２に示すように、送信アンテナ３１０は、送電コイル２２３の一方の開口部の前方（図１２に示すＦ方向）に配置される。送信アンテナ３１０は、アンテナの平面部が巻回中心線Ｏ１に沿って延びるように配置される。
【００８０】
一方、第１受信アンテナ３２０および第２受信アンテナ３３０は、送電コイル２２３の他方の開口部の前方（図１２に示すＢ方向）に配置される。第１受信アンテナ３２０と第２受信アンテナ３３０とは、アンテナ面が巻回中心線Ｏ１に沿って延びるように配置される。第１受信アンテナ３２０と第２受信アンテナ３３０とは、巻回中心線Ｏ１を挟むように配置される。さらに、第１受信アンテナ３２０（の平面部）と、第２受信アンテナ３３０（の平面部）との間の距離は、送電コイル２２３の開口部から離れるにつれて長くなるように、第１受信アンテナ３２０および第２受信アンテナ３３０が配置される。
【００８１】
先に図１０を参照して説明したように、送電コイル２２３から放射される磁束は、送電コイル２２３の開口部から離れるにつれて広がるように放射される。したがって、第１受信アンテナ３２０と第２受信アンテナ３３０との間の距離を、送電コイル２２３の開口部から離れるにつれて長くなるように、第１受信アンテナ３２０および第２受信アンテナ３３０を配置すれば、第１受信アンテナ３２０および第２受信アンテナ３３０が、磁束と交差することが抑制される。
【００８２】
図１３は、図１２のＸＩＶ−ＸＩＶ部分の断面図を示す。図１３からも分かるように、送信アンテナ３１０および第１受信アンテナ３３０は、平面部が巻回中心線Ｏ１に沿って延びるように配置される。図１３に示されないが、第２受信アンテナ３２０についても同様である。
【００８３】
送信アンテナ３１０と、第１受信アンテナ３２０と、第２受信アンテナ３３０との配置は、異物（侵入物）を検知可能な範囲にも関係する。図１２に示すようなアンテナ配置によれば、送電コイル２２３の巻回中心線Ｏ１方向において、侵入物の良好な検知が可能になる。
【００８４】
図１４は、監視エリアの一例を説明するための図である。先に述べたように、侵入センサは車両に搭載される受電装置に設けられてもよく、その場合、図１２に示すアンテナ配置によって以下のような効果が得られる。すなわち、たとえば図１４に示すように、車両１００Ａの後方（図１４に示すＢ方向）に受電装置１２０Ａが侵入センサとともに設けられ、後向き駐車（後進駐車）によって受電装置１２０Ａと送電装置２２０との位置合わせが行なわれる場合が考えられる。その場合、侵入センサ３００Ａの監視エリアが車両１００Ａの後方に広くなるようにアンテナを配置しておけば、比較的異物が侵入し易い方向の検知範囲が広くなり、送電装置２２０の周囲に侵入した異物をより早く検知することが可能になる。
【００８５】
一方、車両１００Ａの前方（図１４に示すＦ方向）に受電装置１２０Ａが侵入センサ３００Ａとともに設けられ、前向き駐車（前進駐車）によって受電装置１２０と送電装置２２０との位置合わせが行なわれる場合も考えられる。その場合、侵入センサ３００Ａの監視エリアが車両１００Ａの前方に広くなるようにアンテナを配置しておけば、比較的異物が侵入し易い方向の検知範囲が広くなり、送電装置２２０の周囲に侵入した異物をより早く検知することが可能になる。
【００８６】
さらに、第１受信アンテナ３２０と第２受信アンテナ３３０との距離を広げることで、異物検知可能な範囲（監視エリア）が車両の幅方向（図１４に示すＬＲ方向）に広げることもできる。また、第１受信アンテナ３２０と第２受信アンテナ３３０との距離が広がると、位相情報が得られやすくなるため、異物の検知精度が向上するというメリットもある。
【００８７】
図１５および図１６は、侵入センサのアンテナの配置の別の例を説明するための図である。
【００８８】
図１５は、送電装置２２０Ａ（または受電装置１２０Ａ）の平面図を示す。なお、図１５でも、図１２と同様に、送信アンテナ３１０と、第１受信アンテナ３２０と、第２受信アンテナ３３０とは、いずれも平面アンテナである。
【００８９】
図１５に示すように、送信アンテナ３１０は、図１２と同様に、送電コイル２２３の一方の開口部の前方に配置される。送信アンテナ３１０は、アンテナの平面が巻回中心線Ｏ１に沿って延びるように配置される。
【００９０】
一方、第１受信アンテナ３２０は、送電コイル２２３の第１コイル線部Ｃ１と隣り合うように配置される。また、第２受信アンテナ３３０は、送電コイル２２３の第２コイル線部Ｃ２と隣り合うように配置される。第１受信アンテナ３２０および第２受信アンテナ３３０は、アンテナの平面部が巻回中心線Ｏ１に沿って延びるようにそれぞれ配置される。
【００９１】
図１６は、図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ部分の断面図を示す。図１６からも分かるように、送信アンテナ３１０および第２受信アンテナ３３０は、アンテナの平面部が巻回中心線Ｏ１に沿って延びるように配置される。図１６に示されないが、第１受信アンテナ３２０についても同様である。
【００９２】
図１５に示すような送信アンテナ３１０と、第１受信アンテナ３２０と、第２受信アンテナ３３０との配置によれば、送電コイル２２３の巻回中心線Ｏ１から送電コイル２２３の外側の方向（図１５に示すＲＬ方向）に、侵入物の良好な検知が可能になる。
【００９３】
具体的に、たとえば図５に示す車両１００のセンター付近に受電装置１２０が侵入センサ３００とともに設けられ、受電装置１２０と送電装置２２０との位置合わせが行なわれる場合が考えられる。その場合、図１５のＦＢ方向を車両１００の前後方向として、異物を監視可能な監視エリアが車両１００の左右方向に広くなるようにすることで、後進駐車および前進駐車のいずれであっても、比較的異物が侵入し易い方向の検知範囲が広くなり、異物の侵入をより早く検知することが可能になる。
【００９４】
また、図１５において、第１受信アンテナ３２０および第２受信アンテナを、送信アンテナ３１０から遠ざけるほど、監視エリアが遠ざけた方向に拡張される。
【００９５】
最後に、本発明の実施の形態について総括する。図１を参照して、送電装置２２０は、巻回中心線Ｏ１のまわりに巻回され、受電コイル１２３に非接触で電力を送電する送電コイル２２３と、電磁波を放射するための送信アンテナ３１０と、送信アンテナ３１０から放射された電磁波を受信するための受信アンテナ（第１および第２受信アンテナ３２０，３３０）と、を備える。送信アンテナ３１０および受信アンテナ（第１および第２受信アンテナ３２０，３３０）の少なくとも一方は、厚さ方向に対向する第１平面部Ｓ１および第２平面部Ｓ２を含む平面アンテナである。平面アンテナ（送信アンテナ３１０など）は、第１平面部Ｓ１および第２平面部Ｓ２が巻回中心線Ｏ１に沿って延びるように配置される。
【００９６】
好ましくは、送電装置２２０は、受信アンテナ（第１および第２受信アンテナ３２０，３３０）が受信する送信アンテナ３１０からの電磁波に基づいて、受電コイル１２３と送電コイル２２３との間の異物を検知する制御部（センサＥＣＵ３６０）をさらに備える。
【００９７】
好ましくは、受電コイル１２３と送電コイル２２３は電力伝送時に互いに上下方向に配列される。送電コイル２２３は、螺旋状に形成され、送電コイル２２３の一端に第１開口部Ａ１が形成され、他端に第２開口部Ａ２が形成される。平面アンテナ（送信アンテナ３１０など）は、第１開口部Ａ１と隣り合う位置に配置される。平面アンテナ（送信アンテナは、第１平面部および第２平面部が上下方向にも沿うように配置される。
【００９８】
または、好ましくは、送電コイル２２３は、螺旋状に形成され、送電コイル２２３の一端に第１開口部Ａ１が形成され、他端に第２開口部Ａ２が形成される。受信アンテナは、平面アンテナの第１受信アンテナ３２０と、平面アンテナの第２受信アンテナ３３０とを含む。第１受信アンテナ３２０と第２受信アンテナ３３０とは、送電コイル２２３の第１開口部Ａ１の前方側に設けられると共に、巻回中心線Ｏ１を挟むように配置される。第１受信アンテナ３２０と第２受信アンテナ３３０との間の距離は、第１開口部Ａ１から離れるにつれて長くなるように、第１受信アンテナ３２０および第２受信アンテナ３３０が配置される。
【００９９】
好ましくは、送信アンテナ３１０は、平面アンテナである。送信アンテナ３１０は、第２開口部Ａ２と隣り合う位置に設けられる。送信アンテナ３１０は、第１平面部Ｓ１および第２平面部Ｓ２が上下方向にも沿って延びるように配置される。
【０１００】
あるいは、好ましくは、送電装置２２０は、送電コイル２２３が巻回された平板状のフェライトコア２２２を含む。送電コイル２２３は、フェライトコア２２２を螺旋状に取り囲むようにコイル線を巻回して形成される。フェライトコア２２２は、上面ＵＳ１と下面ＬＳ１と、巻回中心線Ｏ１が延びる方向に配列する第１端面ＥＳ１および第２端面ＥＳ２と、第１側面ＳＳ１と第２側面ＳＳ２とを含む。送電コイル２２３は、第１側面ＳＳ１上に位置する第１コイル線部Ｃ１と、第２側面ＳＳ２上に位置する第２コイル線部Ｃ２とを含む。平面アンテナは、第１コイル線部Ｃ１または第２コイル線部Ｃ２と隣り合うように配置される。平面アンテナは、第１平面部Ｓ１および第２平面部Ｓ２が上下方向にも沿って延びるように配置される。
【０１０１】
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、上記した実施の形態の説明で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】
【０１０２】
Ｏ１，Ｏ２  巻回中心線、１０  非接触電力伝送システム、１００，１００Ａ  車両、１１０  カメラ、１２０，１２０Ａ  受電装置、１２１，２２１  コンデンサ、１２２，２２２  フェライトコア、１２３  受電コイル、１３０，２３０  通信ユニット、１４０  バッテリ、２００  送電スタンド、２１０  電源装置、２２０，２２０Ａ  送電装置、２２３  送電コイル、２２４  筐体、３００，３００Ａ  侵入センサ、３１０  送信アンテナ、３１１，３２１，３３１  増幅器、３１２，３４０  発信器、３２０  第１受信アンテナ、３２２，３２３  ミキサ、３３０  第２受信アンテナ、３５０  位相差検出器、３６０  センサＥＣＵ、３７０  平面アンテナ、Ａ１  第１開口部、Ａ２  第２開口部、Ｂ  車両後進方向、Ｃ１  第１コイル線部、Ｃ２  第２コイル線部、Ｄ  鉛直方向下方、ＥＳ１  第１端面、ＥＳ２  第２端面、Ｆ  車両前進方向、Ｌ  車両左方向、ＬＳ１  下面、ＯＰ１  平行線、Ｐ  給電点、Ｒ  車両右方向、Ｓ  判別結果、Ｓ１  第１平面部、Ｓ２  第２平面部、ＳＬ１，ＳＬ２  スリット、ＳＳ１  第１側面、ＳＳ２  第２側面、ＵＳ１  上面。
【図１】
2015126603.tif 000003
【図２】
2015126603.tif 000004
【図３】
2015126603.tif 000005
【図４】
2015126603.tif 000006
【図５】
2015126603.tif 000007
【図６】
2015126603.tif 000008
【図７】
2015126603.tif 000009
【図８】
2015126603.tif 000010
【図９】
2015126603.tif 000011
【図１０】
2015126603.tif 000012
【図１１】
2015126603.tif 000013
【図１２】
2015126603.tif 000014
【図１３】
2015126603.tif 000015
【図１４】
2015126603.tif 000016
【図１５】
2015126603.tif 000017
【図１６】
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