(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電装置から受電装置にワイヤレスにて電力伝送するワイヤレス電力伝送システムであって、
前記給電装置は、
地上に配設され、電源からの電力を受けて交流磁場を発生させる給電コイルと、
光を出力する投光部と、前記光を検出する受光部を含む光センサ部と、
前記受光部が前記光を検出したとき、前記給電コイルへの電力の供給を開始する給電制御部と、を備え、
前記受電装置は、
前記交流磁場を介して、前記給電コイルから電力を受電する受電コイルと、
前記受電コイルで受電した電力を消費あるいは蓄電する負荷と、
前記投光部からの前記光を前記受光部に反射させる反射板と、
前記反射板の前記光の反射機能を制御する反射板制御部と、を備え、
前記反射板制御部は、受電側が受電拒絶するとき、前記反射板の前記受光部への反射機能を停止させることを特徴とするワイヤレス電力伝送システム。
【請求項２】
前記反射板は、前記給電コイルと前記受電コイルの給電許可範囲の大きさに設定されていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項３】
前記受電装置は、前記負荷の電圧値を検知する負荷電圧検知部をさらに備え、
前記負荷は、電力を蓄電する蓄電部から構成され、
前記負荷電圧検知部は、検知した電圧値が所定の閾値を超えたとき、前記反射板制御部に受電拒絶であることを通知することを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項４】
前記受電装置は、前記受電コイルから前記負荷への電力系統の電圧値を検知する電圧検知部と、前記受電コイルから前記負荷への電力系統の電流値を検知する電流検知部と、をさらに備え、
前記電圧検知部は、検知した電圧値が所定の閾値を超えたとき、前記反射板制御部に受電拒絶であることを通知し、
前記電流検知部は、検知した電流値が所定の閾値を超えたとき、前記反射板制御部に受電拒絶であることを通知することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項５】
前記受電装置は、前記受電コイルの温度と、前記受電コイルから前記負荷への電力系統接続部の温度を検知する温度検知部をさらに備え、
前記温度検知部は、検知した温度が所定の閾値を超えたとき、前記反射板制御部に受電拒絶であることを通知することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項６】
前記受電装置は、移動体に搭載され、前記移動体の所定の足置き位置における乗員の足の有無を検知する足置き検知部をさらに備え、
前記足置き検知部は、乗員の足を検知しないとき、前記反射板制御部に受電拒絶であることを通知することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項７】
前記反射板制御部は、前記反射板を回転可能に支持する反転軸部と、前記反転軸部の回転動作を制御する反転アクチュエータから構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項８】
前記反射板制御部は、前記反射板に重なる位置と重ならない位置との間を移動可能な反射防止板と、前記反射防止板の動作を制御する移動アクチュエータから構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項９】
前記反射防止板は、前記反射板と対向する面に、前記反射板の表面を拭う掃出し部をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項１０】
前記受電装置は、移動体に搭載され、
前記給電装置は、前記給電コイルを含む給電エリアと、前記移動体の前記給電エリアへの進入および離脱を検知する移動体検知部を有し、
前記光センサ部は、前記移動体検知部により、前記移動体の進入を検知したとき、前記投光部から光の出力を開始し、前記移動体検知部により、前記移動体の離脱を検知したとき、前記投光部から光の出力を停止することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項１１】
前記光センサ部は、前記投光部および前記受光部の表面を覆う開閉可能なカバー部を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送システム。
【請求項１２】
前記投光部は、前記光を間欠発光させることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレス電力伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境にやさしいクルマとしてＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）やＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ−ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）が普及しつつある。これらのクルマに充電する手段として、従来のプラグや電源ケーブルを用いず、ワイヤレスで給電するワイヤレス電力伝送技術が注目されている。
【０００３】
このようなワイヤレス電力伝送技術では、地上に配設された給電部とクルマに搭載された受電部を対向させて電力を給電するが、給電部と受電部の位置ずれが大きいと、電力伝送効率が著しく低下するために、移動体が良好な電力伝送効率が得られる位置に停車している場合のみ給電を実行する技術の要求が高まってきている。
【０００４】
このような要求に対して、特許文献１には、反射板とセンサを用い、移動体が良好な電力伝送効率が得られる適正位置に停車していない場合に速やかに給電を停止させる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−７９０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示される技術では、受電側からの給電停止の指示は通信によって行われているため、構成が複雑となるという課題があった。また、クルマの充電が完了したのちも電力伝送を継続すると、無駄な電力消費が発生するため、受電側から速やかに給電停止の指示を出し給電停止させる技術の要求も高まってきているが、この点に関して、特許文献１では何ら考慮されておらず、依然課題として残っている。
【０００７】
さらに、近年、クルマの稼働率を向上させるため、走行中にワイヤレスでの電力伝送を行い、クルマの充電をする技術が注目されているが、この場合、通信による給電停止には、地上側に多くの通信基地局を設ける必要が発生し、高コスト化に繋がるという課題があった。
【０００８】
そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、無駄な電力消費を抑えつつ、低コスト、且つ、簡素な構成で、所望のタイミングで給電動作をＯＮ／ＯＦＦできるワイヤレス電力伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者が鋭意研究した結果、上記目的を達成するために、受電装置に搭載される反射板の動作によって、無駄な電力消費を抑えつつ、低コスト、且つ、簡素な構成で、所望のタイミングで給電動作をＯＮ／ＯＦＦできることが見出されたため、以下の技術的手段を採用するに至った。
【００１０】
本発明に係るワイヤレス電力伝送システムは、給電装置から受電装置にワイヤレスにて電力伝送するワイヤレス電力伝送システムであって、給電装置は地上に配設され、電源からの電力で交流磁場を発生させる給電コイルと、光を出力する投光部と、光を検出する受光部を含む光センサ部と、受光部が光を検出した時、給電コイルへの電力を供給開始する給電制御部を備え、受電装置は、交流磁場を介して給電コイルから電力を受電する受電コイルと、受電コイルで充電した電力を消費あるいは蓄電する負荷と、投光部からの光を受電部に反射させる反射板と、反射板の光の反射機能を制御する反射板制御部と、を備え、反射板制御部は、受電側が受電拒絶するとき、反射板の受光部への反射機能を停止させることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、給電装置は受光部が光を検出したとき、給電コイルへの電力供給を開始する給電制御を備え、受電装置は投光部からの光を受光部に反射させる反射板と、反射板の光の反射機能を制御する反射板制御部を備え、反射板制御部は、受電側が受電拒絶するとき、反射板の受光部への反射機能を停止させている。そのため、給電コイルと受電コイルが良好な電力伝送効率が得られる位置にある場合のみ給電動作が行われるとともに、受電側にて受電拒絶の要求があると、給電動作を停止することができる。したがって、無駄な電力消費を抑えつつ、所望のタイミングで給電動作をＯＮ／ＯＦＦすることができる。
【００１２】
また、本発明に係るワイヤレス電力伝送システムにおいては、反射板制御部が、負荷が受電拒絶するとき、反射板の受光部への反射機能を停止させているため、給電側と受電側との通信を行わず、給電動作の制御が可能となる。その結果、低コスト、且つ簡素な構成で、所望のタイミングで給電動作をＯＮ／ＯＦＦすることができる。
【００１３】
好ましくは、反射板は、給電コイルと受電コイルの給電許可範囲の大きさに設定されているとよい。この場合、給電コイルと受電コイルの相対的位置関係が給電許可範囲にない場合、投光部から出力された光が受光部によって検出することができないため、給電コイルと受電コイルの相対的位置関係が給電許可範囲外の場合の給電動作を停止することができる。したがって、無駄な電力消費を一層抑えることができる。
【００１４】
好ましくは、受電装置は、負荷の電圧値を検知する負荷電圧検知部を更に備え、負荷は電力を蓄電する蓄電部から構成され、負荷電圧検知部は、検知した電圧値が所定の閾値を超えたとき、反射動作部に受電拒絶であることを通知するとよい。この場合、負荷電圧検知部が蓄電部の充電完了後の電力負荷低下による過度な電流・電圧の上昇を検知し、反射動作部に受電拒絶であることを通知しているため、蓄電部の充電完了後の無駄な給電動作を防止できる。したがって、無駄な電力消費を一層抑えることができる。
【００１５】
好ましくは、受電装置は、受電コイルから負荷への電力系統の電圧値を検知する電圧検知部と、受電コイルから負荷への電力系統の電流値を検知する電流検知部をさらに備え、電圧検知部は、検知した電圧値が所定の閾値を超えたとき、反射板制御部に受電拒絶であることを通知し、電流検知部は、検知した電流値が所定の閾値を超えたとき、反射板制御部に受電拒絶であることを通知するとよい。この場合、電圧検知部および電流検知部により、受電装置に異常が発生し、受電コイルから負荷への電力系統における電圧および電流の上昇を検知し、反射板制御部に受電拒絶であることを通知しているため、受電装置の異常発生時の給電動作を停止することができる。したがって、無駄な電力消費を一層抑えることができるとともに、装置への負荷を抑制することができる。
【００１６】
好ましくは、受電装置は、受電コイルの温度と、受電コイルから負荷への電力系統接続部の温度を検知する温度検知部をさらに備え、温度検知部は、検知した温度が所定の閾値を超えたとき、反射板動作部に受電拒絶であることを通知するとよい。この場合、温度検知部により、受電装置に異常が発生し、受電コイルおよび受電コイルから負荷への電力系統接続部における温度の上昇を検知し、反射板制御部に受電拒絶であることを通知しているため、受電装置の異常発生時の給電動作を停止することができる。したがって、無駄な電力消費を一層抑えることができるとともに、装置への負荷を抑制することができる。
【００１７】
好ましくは、受電装置は、移動体に搭載され、移動体の所定の足置き位置における乗員の足の有無を検知する足置き検知部をさらに備え、足置き検知部は、乗員の足を検知しないとき、反射板制御部に受電拒絶であることを通知するとよい。この場合、足置き検知部が乗員の足が適正な位置にないときに、反射板制御部に受電拒絶であることを通知しているため、ワイヤレス電力伝送時に発生する漏洩磁束の乗員への影響を防止することができる。
【００１８】
好ましくは、反射板制御部は、反射板を回転可能に支持する反転軸部と、反転軸部の回転動作を制御する反転アクチュエータから構成されるとよい。この場合、簡素な構成で給電動作のＯＮ／ＯＦＦ制御が実現できる。
【００１９】
好ましくは、反射板制御部は、反射板に重なる位置と重ならない位置との間を移動可能な反射防止板と、反射防止板の動作を制御する移動アクチュエータから構成されるとよい。この場合、簡素な構成で給電動作のＯＮ／ＯＦＦ制御が実現できる。
【００２０】
より好ましくは、反射防止板は、反射板と対向する面に、反射板の表面を拭う掃出し部をさらに備えるとよい。この場合、反射防止板の移動動作に伴って、反射板の表面の汚れを除去できる。そのため、反射板の反射機能が確保され、誤動作が防止できる。
【００２１】
好ましくは、受電装置は移動体に搭載され、給電装置は、給電コイルを含む給電エリアと、移動体の給電エリアへの進入および離脱を検知する移動体検知部を有し、光センサ部は、移動体検知部により、移動体の進入を検知したとき、投光部から光の出力を開始し、移動体検知部により、移動体の離脱を検知したとき、投光部から光の出力を停止するとよい。この場合、移動体が給電エリアに存在する場合のみ光センサ部が駆動するため、電力消費をさらに抑えることができる。
【００２２】
好ましくは、光センサ部は、投光部および受光部の表面を覆う開閉可能なカバー部を有するとよい。この場合、光センサ部の投光部および受光部の表面に汚れが付着することが抑制され、誤動作を防止できる。
【００２３】
好ましくは、投光部は、光を間欠発光させるとよい。この場合、受光部が外部環境から受ける光によって、誤動作することが抑制される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、無駄な電力消費を抑えつつ、低コスト、且つ、簡素な構成で、所望のタイミングで給電動作をＯＮ／ＯＦＦできるワイヤレス電力伝送システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムを示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの給電コイル部を拡大した模式構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの受電コイル部を拡大した模式構成図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの光センサ部、反射板、および反射板動作部を拡大した模式構成図である。
【図５ａ】反射板を傾斜させた場合を示す模式構成図である。
【図５ｂ】反射板を９０°回転させた場合を示す模式構成図である。
【図５ｃ】反射板を反転させた場合を示す模式構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの模式図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの模式図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの模式図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの光センサ部、反射板、および反射板動作部を拡大した模式構成図である。
【図１０ａ】反射防止板の開放動作時を示した模式構成図である。
【図１０ｂ】反射防止板の閉鎖動作時を示した模式構成図である。
【図１１ａ】反射防止板が掃出し部を備えた場合における反射防止板の開放動作時を示した模式構成図である。
【図１１ｂ】反射防止板が掃出し部を備えた場合における反射防止板の閉鎖動作時を示した模式構成図である。
【図１２】本発明の第６実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの給電装置を拡大した模式図である。
【図１３ａ】移動体が給電エリアに進入するときを示した模式図である。
【図１３ｂ】移動体が給電エリアから離脱するときを示した模式図である。
【図１４】本発明の第７実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの構成図である。
【図１５ａ】本発明の第７実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの光センサ部（カバー部開）を拡大した模式構成図である。
【図１５ｂ】本発明の第７実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの光センサ部（カバー部閉）を拡大した模式構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２７】
（第１実施形態）
まず、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０の構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムを示す模式図である。図２は、本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの給電コイル部を拡大した模式構成図である。図３は、本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの受電コイル部を拡大した模式構成図である。図４は、本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの光センサ部、反射板、および反射板動作部を拡大した模式構成図である。
【００２８】
ワイヤレス電力伝送システム１０は、図１に示されるように、給電装置１００と、受電装置２００と、を有する。本実施形態では、ワイヤレス電力伝送システム１０を移動体への給電設備に適用した例を用いて説明する。すなわち、給電装置１００は、地上に配設される給電設備に搭載され、受電装置２００は、移動体に搭載されることとなる。
【００２９】
給電装置１００は、電源１１０と、インバータ１２０と、給電コイル部１３０と、光センサ部１４０と、給電制御部１５０と、を有する。この給電装置１００は、地上に配設される。
【００３０】
電源１１０は、直流電力を後述するインバータ１２０に供給する。電源１１０としては、直流電力を出力するものであれば特に制限されず、商用交流電源を整流・平滑した直流電源、二次電池、太陽光発電した直流電源、あるいはスイッチングコンバータなどのスイッチング電源装置などが挙げられる。
【００３１】
インバータ１２０は、電源１１０から供給される直流電力を交流電力に変換する機能を有している。本実施形態では、インバータ１２０は、電源１１０から供給される直流電力を交流電力に変換し、後述する給電コイル部に供給する。インバータ１２０としては、図示しない複数のスイッチング素子がブリッジ接続されたスイッチング回路から構成される。このスイッチング回路を構成するスイッチング素子としては、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などが挙げられる。
【００３２】
給電コイル部１３０は、インバータ１２０から供給された交流電力を後述する受電コイル部２１０に給電する機能を有する。本実施形態のように、ワイヤレス電力伝送システム１０を移動体への給電設備に適用した場合、給電コイル部１３０は、地中または地面近傍に配設されることとなる。この給電コイル部１３０は、図２に示されるように、給電コイル１３１と、磁性体１３２と、給電側共振コンデンサ１３３と、を有し、給電コイル１３１と磁性体１３２が絶縁性を有する筺体１３４によってパッケージングされている。
【００３３】
給電コイル１３１は、電源１１０からの電力を受けて交流磁場を発生させる。具体的には、給電コイル１３１は、インバータ１２０から所定の駆動周波数の交流電圧が供給されると、交流電流が流れて交流磁界を発生させる。この給電コイル１３１は、銅やアルミニウムなどのリッツ線を巻回して形成され、形状としては、例えば平面コイルやソレノイドコイルが挙げられる。なお、給電コイル１３１の巻数は、所望の電力伝送効率に基づいて適宜設定される。
【００３４】
磁性体１３２は、磁路の磁気抵抗を減らし、コイル間の磁気的な結合を高める作用を有する。つまり、磁性体１３２は、給電コイル１３１が効率良く磁界を発生するための機能を果たす。なお、給電コイル１３１を平面コイルで構成する場合、磁性体１３２は、給電コイル１３１の受電コイル２１１と対向する面とは反対側である給電コイル１３１の背面側に設置され、板状または棒状の磁性材料から構成される。このとき、磁性体１３２と給電コイル１３１の間には、絶縁性のシートが設置されていてもよい。一方、給電コイル１３１をソレノイドコイルで構成する場合、磁性体１３２は、ソレノイドコイルのコイル軸を貫通するように設置され、コアとして機能することとなる。このとき、中空状の絶縁性ボビンに磁性体１３２を挿入し、この絶縁性ボビンの外表面に受電コイル２１１の導線を巻回するようにしてもよい。この磁性体１３２としては、比較的透磁率の高いフェライトなどが挙げられる。
【００３５】
給電側共振コンデンサ１３３は、給電コイル１３１と接続されており、給電コイル１３１とともに給電側ＬＣ共振回路を形成している。給電側共振コンデンサ１３３は、給電側ＬＣ共振回路の共振周波数を調整する機能を有する。この給電側共振コンデンサ１３３は、給電コイル１３１に直列接続されていてもよく、並列接続されていてもよく、あるいは直並列接続されていてもよい。そして、給電側ＬＣ共振回路の共振周波数を後述する受電側ＬＣ共振回路の共振周波数とほぼ等しく構成することで、高効率な磁界共鳴方式のワイヤレス電力伝送を実現することが可能となる。
【００３６】
光センサ部１４０は、反射型光センサから構成され、光を出力する投光部１４１と、光を検出する受光部１４２と、を有する。具体的には、光センサ部１４０は、投光部１４１から後述する受電装置２００に向けて光を出力し、後述する受電装置２００に反射させた反射光を受光部１４２にて検出する。この光センサ部１４０は、後述する給電制御部１５０に接続されており、受光部１４２の受光の有無を出力する。ここで、投光部は、出力する光を間欠発光させてもよい。具体的には、光センサ部１４０は、図示しない光センサ制御部を用いて、投光部１４１から出力する光を所定の投光周波数にて間欠発光させ、受光部１４２は、検出する光が投光部１４１から出力する光の投光周波数と一致する場合のみ、後述する給電制御部１５０に受光部１４２が光を検出したことを出力するように構成すればよい。これにより、受光部１４２が外部環境から受ける光によって、誤動作することが抑制される。なお、光センサ部１４０の投光部１４１は、光源として、レーザー光や赤外線が用いられ、光センサ部１４０の受光部１４２は、フォトリフレクタなどの光半導体が用いられる。
【００３７】
給電制御部１５０は、インバータ１２０の給電動作を制御する機能を有する。具体的には、給電制御部１５０は、インバータ１２０を構成するスイッチング素子のスイッチング動作を制御している。本実施形態では、給電制御部１５０は、光センサ部１４０の受光部１４２が光を検出したとき、インバータ１２０を駆動させ、給電コイル１３１への電力の供給を開始（給電動作ＯＮ）させる。また、給電制御部１５０は、インバータ１２０の給電動作が駆動中、すなわち給電装置１００から受電装置２００への電力伝送中に、光センサ部１４０の受光部１４２が光を検出しなくなると、インバータ１２０の給電動作を停止（給電動作ＯＦＦ）させるように制御する機能も有する。つまり、給電制御部１５０により、光センサ部１４０の投光部１４１から出力される光が、光センサ部１４０の受光部１４２にて受光しているときのみ、給電コイル１３１への電力の供給が行われることとなる。
【００３８】
受電装置２００は、受電コイル部２１０と、負荷２２０と、負荷電圧検知部２３０と、反射板２４０と、反射板制御部２５０と、を有する。この受電装置２００は、移動体に搭載される。ここで、受電装置２００が搭載される移動体は、電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）やハイブリッド自動車（ＨＶ：Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）などの車両が挙げられる。車両は、運転者や乗員が座る座席空間と受電装置２００が搭載される空間を含む車体と、車体前方下部に懸架されている左右の前輪と、車体後方下部に懸架されている左右の前輪を有し、左右の前輪は、車輪の略中心を貫通する前輪軸によって回動可能に支持されており、左右の後輪は、車輪の略中心を貫通する後輪軸によって回動可能に支持されている。そして、これらの車輪が回動することにより、車両に推進力が生まれ、車両が所定の進行方向に移動可能となる。なお、受電装置２００が搭載される車両は、電気自動車やハイブリッド自動車だけではなく、工場内で物品等を搬送する走行車や移動ロボットなども挙げられる。また、本実施形態では、ワイヤレス電力伝送システム１０を移動体への給電設備に適用しているがこれに限られることなく、例えばワイヤレス電力伝送システム１０を、車輪を持たず、外部の駆動手段によって移動するエレベータへの給電設備に適用した場合、受電装置２００はエレベータかごに搭載されることとなる。
【００３９】
受電コイル部２１０は、給電装置１００から給電された交流電力を受電する機能を有する。本実施形態のように、ワイヤレス電力伝送システム１０を移動体への給電設備に適用した場合、受電コイル部２１０は、移動体下部に搭載されることとなる。この受電コイル部２１０は、図３に示されるように、受電コイル２１１と、磁性体２１２と、受電側共振コンデンサ２１３と、を有し、受電コイル２１１と磁性体２１２が絶縁性を有する筐体２１４によってパッケージングされている。
【００４０】
受電コイル２１１は、給電コイル１３１が発生させる交流磁場を介して、給電コイル１３１から電力を受電する。具体的には、受電コイル２１１は、給電コイル１３１が発生する交流磁場により、電磁誘導作用による起電力が生じ、この起電力に基づく交流電流が流れる。そして、受電コイル２１１に発生した交流電流は、後述する負荷２２０に供給される。この受電コイル２１１は、銅やアルミニウムなどのリッツ線を巻き回して形成され、形状としては、例えば平面コイルやソレノイドコイルが挙げられる。なお、受電コイル２１１の巻数は、所望の電力伝送効率に基づいて適宜設定される。
【００４１】
磁性体２１２は、磁路の磁気抵抗を減らし、コイル間の磁気的な結合を高める作用を有する。つまり、磁性体２１２は、給電コイル１３１が発生する交流磁場を効率良く受電コイル２１１に集中させる機能を果たす。なお、受電コイル２１１を平面コイルで構成する場合、磁性体２１２は、受電コイル２１１の給電側のコイルと対向する面とは反対側である背面側に設置され、板状または棒状の磁性材料から構成される。このとき、磁性体２１２と受電コイル２１１の間には、絶縁性のシートが設置されていてもよい。一方、受電コイル２１１をソレノイドコイルで構成する場合、磁性体２１２は、ソレノイドコイルのコイル軸を貫通するように設置され、コアとして機能することとなる。このとき、中空状の絶縁性ボビンに磁性体２１２を挿入し、この絶縁性ボビンの外表面に受電コイル２１１の導線を巻回するようにしてもよい。この磁性体２１２としては、比較的透磁率の高いフェライトなどが挙げられる。
【００４２】
受電側共振コンデンサ２１３は、受電コイル２１１と接続されており、受電コイル２１１とともに受電側ＬＣ共振回路を形成している。受電側共振コンデンサ２１３は、受電側ＬＣ共振回路の共振周波数を調整する機能を有する。この受電側共振コンデンサ２１３は、受電コイル２１１に直列接続されていてもよく、並列接続されていてもよく、あるいは直並列接続されていてもよい。そして、受電側ＬＣ共振回路の共振周波数を給電側ＬＣ共振回路の共振周波数とほぼ等しく構成することで、高効率な磁界共鳴方式のワイヤレス電力伝送を実現することが可能となる。
【００４３】
負荷２２０は、受電コイル２１１で受電した電力を消費あるいは蓄電するものである。本実施形態では、負荷２２０は、整流部２２１と、充電部２２２と、蓄電部２２３と、モータ部２２４から構成されている。
【００４４】
整流部２２１は、受電コイル２１１が受電した交流電力を直流電力に整流して、後述する充電部２２２に出力する。整流部２２１を構成する素子としては、トランジスタやダイオード等の半導体素子が挙げられる。例えば、複数のダイオードがブリッジ接続されたブリッジ型回路と、このブリッジ型回路に並列に接続され、整流された電圧を平滑して直流電圧を生成する平滑コンデンサから構成される。
【００４５】
充電部２２２は、整流部２２１により整流された直流電力の電圧を後述する蓄電部２２３に充電するための電圧に変換している。具体的には、後述する蓄電部２２３に対して定電流定電圧充電（ＣＣＣＶ充電）を行うように充電を制御している。すなわち、後述する蓄電部２２３に一定の充電電流を流す定電流充電過程と、定電流充電の後に、後述する蓄電器２２３の電圧が一定になるように充電電流を制御する定電圧充電過程とを含むように充電を制御する２段階方式の充電が行われる。充電部２２２としては、ＤＣ／ＤＣコンバータが挙げられる。なお、本実施形態では、負荷２２０が充電部２２２を備える構成を説明したがこれに限られることなく、受電コイル２１１が受電した電力を整流部２２１によって整流したのち、充電部２２２を介さず、後述する蓄電部２２３に直接供給するように構成してもよい。
【００４６】
蓄電部２２３は、繰り返し充電可能な電池であれば特に制限されず、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などが挙げられる。また、蓄電部２２３は、蓄電量の高い電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｄｏｕｂｌｅ−Ｌａｙｅｒ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）であってもよく、電力を一時的に蓄え、蓄えられた電力を後述するモータ部２２４に供給、あるいは他の車両制御部に供給が可能な電力バッファとして機能するものであれば構わない。
【００４７】
モータ部２２４は、蓄電部２２３に接続されている。具体的には、モータ部２２４は、モータ（図示しない）とモータ駆動回路（図示しない）を有し、蓄電部２２３からモータ駆動回路に電力が供給され、モータ駆動回路によりモータを駆動し、このモータが回転することで、車両の車輪を回転させる。これにより、車両に推進力が生まれ、車両が所定の進行方向に移動可能となる。ここで、モータにより車体に設置された全ての車輪を回転させてもよく、車輪ごとにモータを内蔵したインホイールモータであってもよい。
【００４８】
負荷電圧検知部２３０は、負荷２２０の電圧値を検知している。具体的には、負荷電圧検知部２３０は、蓄電部２２３の端子電圧を検知している。この負荷電圧検知部２３０により検知される電圧値を読み取ることで、蓄電部２２３の充電状態が確認できる。また、負荷電圧検知部２３０は、所定の閾値と検知した電圧値を比較して、検知した電圧値が所定の閾値を超えたとき、出力信号を後述する反射板制御部２５０に送信する。このような負荷電圧検知部２３０としては、分圧回路や電圧検出カレントトランスなどが挙げられる。なお、所定の閾値は、受電側が受電拒絶したいタイミングに応じて適宜設定される。つまり、負荷電圧検知部２３０は、受電側が受電拒絶であることを後述する反射板制御部２５０に通知する役割を果たす。ここで、蓄電部２２３を定電流定電圧充電方式で充電する場合、充電の進行に伴い蓄電部２２３の端子電圧が上昇し、蓄電部２２３が満充電近くなると、充電電流は減少して蓄電部２２３の端子電圧が一定の電圧となる。そして、蓄電部２２３の充電が完了すると、電力負荷低下による過度な電流・電圧の上昇が生じる。つまり、本実施形態では、負荷電圧検知部２３０の所定の閾値を電力負荷低下により上昇する電圧の許容上限値に設定すると、蓄電部２２３の充電完了後に受電拒絶することが可能となる。
【００４９】
反射板２４０は、光センサ部１４０の投光部１４１が出力する光を受光部１４２に反射させる機能を有する。本実施形態では、反射板２４０は、図４に示されるように、直方体状を呈しており、車両下部に設置されている。この反射板２４０の設置箇所は、給電コイル１３１と受電コイル２１１が正対したときに、光センサ部１４０の投光部１４１が出力する光を受光部１４２に反射させることができる位置に設置され、反射板２４０の大きさは、給電コイル１３１と受電コイル２１１の給電許可範囲の大きさに設定されている。ここで、給電コイル１３１と受電コイル２１１の給電許可範囲とは、給電コイル１３１と受電コイル２１１の相対的位置関係が許容できる範囲のことである。つまり、反射板２４０は、給電コイル１３１と受電コイル２１１が正対したときはもちろん、給電コイル１３１と受電コイル２１１の相対的位置関係が許容できる範囲内にあるときに、光センサ部１４０の投光部１４１が出力する光を受光部１４２に反射することができるように構成されている。これにより、給電コイル１３１と受電コイル２１１の相対的位置関係が給電許可範囲にない場合、投光部１４１から出力された光が受光部１４２によって検出することができないため、給電コイル１３１と受電コイル２１１の相対的位置関係が給電許可範囲外の場合の給電動作を停止することができる。したがって、無駄な電力消費を一層抑えることができる。
【００５０】
反射板制御部２５０は、反射板２４０の光の反射機能を制御する機能を有する。具体的には、反射板制御部２５０は、受電側が受電拒絶であるとき、反射板２４０の受光部１４２への反射機能を停止させる。本実施形態では、反射板制御部２５０は、反転軸部２５１と、反転アクチュエータ２５２から構成されている。
【００５１】
反転軸部２５１は、図４に示されるように、反射板２４０の光センサ部１４０と対向する面とは反対面である背面側に設置され、反射板２４０を回転可能に支持している。本実施形態では、反転軸部２５１は、反射板２４０の中心を通り、反射板２４０の一方の短辺から他方の短辺に至るように延びる棒状の軸２５３と、軸２５３を反射板２４０の背面に固定するカバー２５４から構成されている。
【００５２】
反転アクチュエータ２５２は、反転軸部２５１の回転動作を制御する機能を有する。本実施形態では、反転アクチュエータ２５２は、図４に示されるように、反転軸部２５１の軸２５３の一端に連結され、軸２５３を回動可能に構成されている。この反転アクチュエータ２５２は、直流電力で動作するロータリアクチュエータなどが挙げられる。このように構成される反射板制御部２５０は、負荷電圧検知部２３０からの出力信号を受信し、受電側が受電拒絶であると判定したとき、反射板２４０が、光センサ部１４０の投光部１４１が出力する光を受光部１４２に受光させないように、反転アクチュエータ２５２を駆動させ、反転軸部２５１を回転させることにより、反射板２４０の姿勢を制御する。このとき、反射板制御部２５０が回転させる反射板２４０の角度は、光センサ部１４０の投光部１４１が出力する光を受光部１４２に受光させない範囲で適宜設定される。ここで、図５を参照して、受電側が受電拒絶であるとき、反射板制御部２５０により、反射板２４０の受光部１４２への反射機能を停止させる方法について詳細に説明する。図５ａは、反射板を傾斜させた場合を示す模式構成図である。図５ｂは、反射板を９０°回転させた場合を示す模式構成図である。図５ｃは、反射板を反転させた場合を示す模式構成図である。例えば、光センサ部１４０の投光部１４１からの光を受光部１４２とは異なる箇所に反射させる場合は、図５ａに示すように、反射板２４０を地面に対して傾くように回転させるとよい。また、光センサ部１４０の投光部１４１からの光を反射しないようにする場合は、図５ｂに示すように、反射板２４０を地面に対して略直交するように回転させる、あるいは、図５ｃに示すように、反射板２４０を反転するように回転させればよい。このように反射板制御部２５０を反転軸部２５１と反転アクチュエータ２５２から構成することにより、簡素な構成で給電動作のＯＮ／ＯＦＦ制御が実現できる。
【００５３】
このような構成を備えることにより、給電装置１００から受電装置２００にワイヤレスにて電力伝送するワイヤレス電力伝送システム１０が実現される。
【００５４】
続いて、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０の給電動作について説明する。
【００５５】
まず、受電装置２００を備えた車両が、給電装置１００が配設されている給電エリアに進入し、駐車位置に停車する。
【００５６】
続いて、給電装置１００が車両の駐車位置への停車を確認すると、光センサ部１４０の投光部１４１から受電装置２００の反射板２４０に向けて光が出力される。ここで、車両の停車位置が、給電コイル１３１と受電コイル２１１の給電許可範囲外の場合、光センサ部１４０の投光部１４１から出力された光は、反射板２４０よって反射されることなく、受光部１４２は光を受光しない。そのため、給電制御部１５０による給電コイル１３１への電力の供給が開始されないため、給電装置１００と受電装置２００との間のワイヤレス電力伝送は行われない。一方、車両の停車位置が、給電コイル１３１と受電コイル２１１の給電許可範囲内の場合、光センサ部１４０の投光部１４１から出力された光は、反射板２４０によって反射され、受光部１４２は光を検出する。このとき、受光部１４２は、受光したことを示す信号を給電制御部１５０に出力する。そして、給電制御部１５０が、光センサ部１４０の受光部１４２から受光したことの信号を受信すると、インバータ１２０を駆動させ、給電コイルへの電力の供給を開始（給電動作ＯＮ）させる。これにより、給電装置１００から受電装置２００へのワイヤレス電力伝送が開始する。
【００５７】
続いて、ワイヤレス電力伝送が開始されると、負荷電圧検知部２３０によって蓄電部２２３の端子電圧が検知される。ここで、負荷電圧検知部２３０により検知した電圧が所定の閾値以下のとき、負荷電圧検知部２３０から反射板制御部２５０には出力信号が送信されない。つまり、反射板制御部２５０は、受電側が受電許可であると判断し、光センサ部１４０の投光部１４１から出力された光が反射板２４０に反射し、受光部１４２に受光されるように反射板２４０の姿勢を維持する。
【００５８】
続いて、充電の進行に伴い、蓄電部２２３の端子電圧は上昇する。そして、蓄電部２２３が満充電状態となり充電が完了すると、電力負荷低下により端子電圧が過度に上昇する。負荷電圧検知部２３０により検知した電圧が所定の閾値を超えたとき、負荷電圧検知部２３０は出力信号を反射板制御部２５０に出力する。
【００５９】
続いて、反射板制御部２５０が、負荷電圧検知部２３０からの出力信号を受信し、受電側が受電拒絶であると判定したとき、反射板２４０が、光センサ部１４０の投光部１４１が出力する光を受光部１４２に受光させないように、反転アクチュエータ２５２を駆動させ、反転軸部２５１を回転させることにより、反射板２４０の姿勢を制御する。これにより、反射板２４０の受光部１４２への反射機能が停止する。そして、光センサ部１４０の受光部１４２が光を検出しなくなると、給電制御部１５０は、インバータ１２０の給電動作を停止（給電動作ＯＦＦ）させる。つまり、給電装置１００から受電装置２００へのワイヤレス電力伝送が終了する。以上により、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０では、給電コイル１３１と受電コイル２１１が給電許可範囲にあり、負荷２２０が電力を要求するときのみ、効率よくワイヤレス電力伝送することが可能となる。
【００６０】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０は、給電装置１００は受光部１４２が光を検出したとき、給電コイル１３１への電力供給を開始する給電制御部１５０を備え、受電装置２００は投光部１４１からの光を受光部１４２に反射させる反射板２４０と、反射板２４０の光の反射機能を制御する反射板制御部２５０を備え、反射板制御部２５０は、受電側が受電拒絶するとき、反射板２４０の受光部１４２への反射機能を停止させている。そのため、給電コイル１３１と受電コイル２１１が良好な電力伝送効率が得られる位置にある場合のみ給電動作が行われるとともに、受電側にて受電拒絶の要求があると、給電動作を停止することができる。したがって、無駄な電力消費を抑えつつ、所望のタイミングで給電動作をＯＮ／ＯＦＦすることができる。
【００６１】
また、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０においては、反射板制御部２５０が、受電側が受電拒絶するとき、反射板２４０の受光部１４２への反射機能を停止させているため、給電側と受電側との通信を行わず、給電動作の制御が可能となる。その結果、低コスト、且つ簡素な構成で、所望のタイミングで給電動作をＯＮ／ＯＦＦすることができる。
【００６２】
またさらには、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０では、受電装置２００は、負荷２２０の電圧値を検知する負荷電圧検知部２３０を更に備え、負荷２２０は電力を蓄電する蓄電部を含み、負荷電圧検知部２３０は、検知した電圧値が所定の閾値を超えたとき、反射板制御部２５０に受電拒絶であることを通知している。そのため、負荷電圧検知部２３０が蓄電部２２３の充電完了後の電力負荷低下による過度な電流・電圧の上昇を検知し、反射板制御部２５０に受電拒絶であることを通知しているため、蓄電部２２３の充電完了後の無駄な給電動作を防止できる。したがって、無駄な電力消費を一層抑えることができる。
【００６３】
（第２実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム２０の構成について説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの模式図である。
【００６４】
ワイヤレス電力伝送システム２０は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０と同様に、給電装置１００と、受電装置２００と、を有する。給電装置１００は、図６に示されるように、電源１１０と、インバータ１２０と、給電コイル部１３０と、光センサ部１４０と、給電制御部１５０と、を有し、受電装置２００は、図６に示されるように、受電コイル部２１０と、負荷２２０と、電圧検知部２６０と、電流検知部２７０と、反射板２４０と、反射板制御部２５０と、を有する。電源１１０、インバータ１２０、給電コイル部１３０、光センサ部１４０、給電制御部１５０、受電コイル部２１０、負荷２２０、反射板２４０、反射板制御部２５０の構成は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０と同様である。すなわち、第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム２０は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０の負荷電圧検知部２３０に代えて、電圧検知部２６０と、電流検知部２７０を備えている点において、第１実施形態と相違する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６５】
電圧検知部２６０は、受電コイル２１１から負荷２２０への電力系統の電圧値を検知する。本実施形態では、電圧検知部２６０は、受電コイル部２１０と整流部２２１との間の接続部、整流部２２１と充電部２２２との間の接続部、充電部２２２と蓄電部２２３との間の接続部、蓄電部２２３とモータ部２２４との間の接続部の電圧値をそれぞれ検知している。また、電圧検知部２６０は、所定の閾値と検知した電圧値を比較して、検知した電圧値が所定の閾値を超えたとき、出力信号を反射板制御部２５０に送信する。このような電圧検知部２６０としては、分圧回路や電圧検出カレントトランスなどが挙げられる。なお、所定の閾値は、受電側が受電拒絶したいタイミングに応じて適宜設定される。つまり、電圧検知部２６０は、受電側が受電拒絶であることを反射板制御部２５０に通知する役割を果たす。本実施形態では、電圧検知部２６０の所定の閾値を、負荷２２０を構成するそれぞれの回路素子の許容電圧値に設定すると、受電装置２００の異常発生時に受電拒絶することができる。また、電圧検知部２６０の所定の閾値は、電圧値を検知する電力系統の箇所に応じて個別に設定してもよい。
【００６６】
電流検知部２７０は、受電コイル２１１から負荷２２０への電力系統の電流値を検知する。本実施形態では、電流検知部２７０は、受電コイル部２１０と整流部２２１との間の接続部、整流部２２１と充電部２２２との間の接続部、充電部２２２と蓄電部２２３との間の接続部、蓄電部２２３とモータ部２２４との間の接続部の電流値をそれぞれ検知している。また、電流検知部２７０は、所定の閾値と検知した電流値を比較して、検知した電流値が所定の閾値を超えたとき、出力信号を反射板制御部２５０に送信する。このような電流検知部２７０としては、電流センサやカレントトランスなどが挙げられる。なお、所定の閾値は、受電側が受電拒絶したいタイミングに応じて適宜設定される。つまり、電流検知部２７０は、受電側が受電拒絶であることを反射板制御部２５０に通知する役割を果たす。本実施形態では、電流検知部２７０の所定の閾値を、負荷２２０を構成するそれぞれの回路素子の許容電流値に設定すると、受電装置２００の異常発生時に受電拒絶することができる。また、電流検知部２７０の所定の閾値は、電流値を検知する電力系統の箇所に応じて個別に設定してもよい。
【００６７】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム２０は、受電装置２００は、受電コイル２１１から負荷２２０への電力系統の電圧値を検知する電圧検知部２６０と、受電コイル２１１から負荷２２０への電力系統の電流値を検知する電流検知部２７０を更に備え、電圧検知部２６０は、検知した電圧値が所定の閾値を超えたとき、反射板制御部２５０に受電拒絶であることを通知し、電流検知部２７０は、検知した電流値が所定の閾値を超えたとき、反射板制御部２５０に受電拒絶であることを通知している。そのため、電圧検知部２６０および電流検知部２７０により、受電装置２００に異常が発生し、受電コイル２１１から負荷２２０への電力系統における電圧および電流の上昇を検知し、反射板制御部２５０に受電拒絶であることを通知しているため、受電装置２００の異常発生時の給電動作を停止することができる。したがって、無駄な電力消費を一層抑えることができるとともに、装置への負荷を抑制することができる。
【００６８】
（第３実施形態）
次に、図７を参照して、本発明の第３実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム３０の構成について説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの模式図である。
【００６９】
ワイヤレス電力伝送システム３０は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０と同様に、給電装置１００と、受電装置２００と、を有する。給電装置１００は、図７に示されるように、電源１１０と、インバータ１２０と、給電コイル部１３０と、光センサ部１４０と、給電制御部１５０と、を有し、受電装置２００は、図７に示されるように、受電コイル部２１０と、負荷２２０と、温度検知部２８０と、反射板２４０と、反射板制御部２５０と、を有する。電源１１０、インバータ１２０、給電コイル部１３０、光センサ部１４０、給電制御部１５０、受電コイル部２１０、負荷２２０、反射板２４０、反射板制御部２５０の構成は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０と同様である。すなわち、第３実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム３０は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０の負荷電圧検知部２３０に代えて、温度検知部２８０を備えている点において、第１実施形態と相違する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７０】
温度検知部２８０は、受電コイル２１１の温度を検知する。また、温度検知部２８０は、受電コイル２１１から負荷２２０への電力系統の温度を検知する。本実施形態では、温度検知部２８０は、受電コイル部２１０と整流部２２１との間の接続部、整流部２２１の半導体素子、充電部２２２のケースと端子、蓄電部２２３のケースと端子、モータ部２２４のモータと端子の温度をそれぞれ検知している。また、温度検知部２８０は、所定の閾値と検知した温度を比較して、検知した温度が所定の閾値を超えたとき、出力信号を反射板制御部２５０に送信する。このような温度検知部２８０としては、サーミスタなどの温度センサが挙げられる。例えば、温度検知部２８０が受電コイル２１１の温度を検知する場合、サーミスタを断熱テープで受電コイル２１１上に貼りつけて構成してもよく、サーミスタを耐熱樹脂で受電コイル２１１に接触させた状態で、サーミスタから引き出される配線を受電コイル２１１に固着させて構成してもよい。なお、所定の閾値は、受電側が受電拒絶したいタイミングに応じて適宜設定される。つまり、温度検知部２８０は、受電側が受電拒絶であることを反射板動作部２５０に通知する役割を果たす。本実施形態では、温度検知部２８０の所定の閾値を、負荷２２０を構成するそれぞれの回路素子の許容温度に設定すると、受電装置２００の異常発生時に受電拒絶することができる。また、温度検知部２８０の所定の閾値は、温度を検知する受電コイル、電力系統接続部の箇所に応じて個別に設定してもよい。
【００７１】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム３０は、受電装置２００は、受電コイル２１１の温度と、受電コイル２１１から負荷への電力系統の温度を検知する温度検知部２８０を更に備え、温度検知部２８０は、検知した温度が所定の閾値を超えたとき、反射板制御部２５０に受電拒絶であることを通知している。そのため、温度検知部２８０により、受電装置２００に異常が発生し、受電コイル２１１および受電コイル２１１から負荷２２０への電力系統における温度の上昇を検知し、反射板制御部２５０に受電拒絶であることを通知しているため、受電装置２００の異常発生時の給電動作を停止することができる。したがって、無駄な電力消費を一層抑えることができるとともに、装置への負荷を抑制することができる。
【００７２】
（第４実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第４実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム４０の構成について説明する。図８は、本発明の第４実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの模式図である。
【００７３】
ワイヤレス電力伝送システム４０は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０と同様に、給電装置１００と、受電装置２００と、を有する。給電装置１００は、図８に示されるように、電源１１０と、インバータ１２０と、給電コイル部１３０と、光センサ部１４０と、給電制御部１５０と、を有し、受電装置２００は、図８に示されるように、受電コイル部２１０と、負荷２２０と、足置き検知部２９０と、反射板２４０と、反射板制御部２５０と、を有する。電源１１０、インバータ１２０、給電コイル部１３０、光センサ部１４０、給電制御部１５０、受電コイル部２１０、負荷２２０、反射板２４０、反射板制御部２５０の構成は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０と同様である。すなわち、第４実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム４０は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０の負荷電圧検知部２３０に代えて、足置き検知部２９０を備えている点において、第１実施形態と相違する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７４】
足置き検知部２９０は、受電装置２００が搭載される移動体の所定の足置き位置における乗員の足の有無を検知する。具体的には、足置き検知部２９０は、車両の車体における運転者や乗員が座る座席空間に乗員が着席した際に足が置かれることとなるアクセルペダル上、ブレーキペダル上、あるいは各ペダルの側部に設けられるフットレスト空間に設置される。また、足置き検知部２９０は、乗員の足を検知しないとき、出力信号を反射板制御部２５０に送信する。つまり、足置き検知部２９０は、受電側が受電拒絶であることを反射板制御部２５０に通知する役割を果たす。このような足置き検知部２９０としては、光センサなどの非接触検知手段や圧電センサなどの接触検知手段が挙げられる。
【００７５】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム４０は、受電装置２００は、移動体に搭載され、移動体の所定の足置き位置における乗員の足の有無を検知する足置き検知部２９０を更に備え、足置き検知部２９０は、乗員の足を検知しないとき、反射板制御部２５０に受電拒絶であることを通知している。そのため、足置き検知部２９０が、乗員の足が適正な位置にないときに、反射板制御部２５０に受電拒絶であることを通知しているため、ワイヤレス電力伝送時に発生する漏洩磁束の乗員への影響を防止することができる。
【００７６】
（第５実施形態）
次に、図９〜図１１を参照して、本発明の第５実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム５０の構成について説明する。図９は、本発明の第５実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの光センサ部、反射板、および反射板制御部を拡大した模式構成図である。図１０ａは、反射防止板の開放動作時を示した模式構成図である。図１０ｂは、反射防止板の閉鎖動作時を示した模式構成図である。図１１ａは、反射防止板が掃出し部を備えた場合における反射防止板が開放動作時を示した模式構成図である。図１１ｂは、反射防止板が掃出し部を備えた場合における反射防止板の閉鎖動作時を示した模式構成図である。
【００７７】
ワイヤレス電力伝送システム５０は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０と同様に、給電装置１００と、受電装置２００と、を有する。給電装置１００は、電源１１０と、インバータ１２０と、給電コイル部１３０と、光センサ部１４０と、給電制御部１５０と、を有し、受電装置２００は、受電コイル部２１０と、負荷２２０と、負荷電圧検知部２３０と、反射板２４０と、反射板制御部２５０と、を有する。電源１１０、インバータ１２０、給電コイル部１３０、光センサ部１４０、給電制御部１５０、受電コイル部２１０、負荷２２０、負荷電圧検知部２３０、反射板２４０の構成は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０と同様である。すなわち、第５実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム５０は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０の反射板制御部２５０に代えて、反射板制御部３００を備えている点において、第１実施形態と相違する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７８】
反射板制御部３００は、第１実施形態と同様に、反射板２４０の光の反射機能を制御する機能を有する。具体的には、反射板制御部３００は、受電側が受電拒絶であるとき、反射板２４０の受光部１４２への反射機能を停止させる。本実施形態では、反射板制御部３００は、図９に示されるように、反射防止板３０１と、移動アクチュエータ３０２から構成されている。
【００７９】
反射防止板３０１は、図９に示されるように、反射板２４０の光センサ部１４０と対向する面側であって、反射板２４０よりも光センサ部１４０に近いに配置され、反射板２４０に重なる位置と重ならない位置との間を移動可能に構成されている。具体的には、図１０ａに示されるように、反射防止板３０１は、第１反射防止板３０３と、第２反射防止板３０４を有し、反射板２４０と重ならない位置のとき、反射板２４０の長辺同士が対向する方向において、第１反射防止板３０３が反射板２４０の一方の外側に位置し、第２反射防止板３０４が反射板２４０の他方の外側に位置する。また、図１０ｂに示されるように、第１および第２反射防止板３０１は、反射防止板３０１が反射板２４０に重なる位置のとき、第１反射防止板３０３の端部と第２反射防止板３０４の端部が接触するように移動する。この反射防止板３０１としては、光センサ部１４０の投光部１４１が出力する光を吸収あるいは反射率を低減する材料から構成されていればよい。また、反射防止板３０１の大きさは、反射板２４０と重なる位置のとき、反射板２４０の主面を全て覆う面積に設定すればよい。本実施形態では、反射防止板３０１が反射板２４０と重なる位置のとき、第１反射防止板３０３が反射板２４０の主面の半分を覆い、第２反射防止板３０４が反射板２４０の主面の残り半分を覆うように設定されている。さらに、反射防止板３０１は、反射板２４０と対向する面に、反射板２４０の表面を拭う掃出し部３０５を備えていると好ましい。具体的には、図１１ａに示されるように、第１反射防止板３０３は、反射板２４０と対向する面に第１掃出し部３０６が設けられ、第２反射防止板３０４は、反射板２４０と対向する面に第２掃出し部３０７が設けられている。第１および第２掃出し部３０５は、図１１ｂに示されるように、それぞれ第１および第２反射防止板３０１が、反射板２４０と重ならない位置から重なる位置に移動する際に、反射板２４０の表面に接触するブラシから構成されている。これにより、反射防止板３０１の移動動作に伴って、反射板２４０の表面の汚れが除去できる。そのため、反射板２４０の反射機能が確保され、誤動作が防止できる。
【００８０】
移動アクチュエータ３０２は、反射防止板３０１の動作を制御している。具体的には、移動アクチュエータ３０２は、負荷電圧検知部２３０からの出力信号を受信し、受電側が受電拒絶であると判定したとき、第１反射防止板３０３を、反射板２４０に重ならない位置から重なる位置に移動するように制御するとともに、第２反射防止板３０４を、反射板２４０に重ならない位置から重なる位置に移動するように制御している。この移動アクチュエータ３０２としては、例えば直動ソレノイドが挙げられる。なお、移動アクチュエータ３０２は、負荷電圧検知部２３０からの出力信号を受信しない場合は、第１および第２反射防止板３０１を、反射板２４０に重ならない位置に待機するよう制御しているが、ワイヤレス電力伝送が行われていないとき、第１および第２反射防止板３０１を、反射板２４０に重なる位置に移動するように制御してもよい。この場合、ワイヤレス電力伝送システム１０が給電動作を行っていないときに反射板２４０の表面が汚れることを防止できる。
【００８１】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム５０は、反射板制御部３００は、反射板２４０に重なる位置と重ならない位置との間を移動可能な反射防止板３０１と、反射防止板３０１の動作を制御する移動アクチュエータ３０２から構成されている。そのため、簡素な構成で給電動作のＯＮ／ＯＦＦ制御が実現できる。
【００８２】
（第６実施形態）
次に、図１２および図１３を参照して、本発明の第６実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム６０の構成について説明する。図１２は、本発明の第６実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの給電装置を拡大した模式図である。図１３ａは、移動体が給電エリアに進入するときを示した模式図である。図１３ｂは、移動体が給電エリアから離脱するときを示した模式図である。
【００８３】
ワイヤレス電力伝送システム６０は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０と同様に、給電装置１００と、受電装置２００と、を有する。給電装置１００は、図１２に示されるように、電源１１０と、インバータ１２０と、給電コイル部１３０と、光センサ部１４０と、給電制御部１５０と、給電エリア３１０と、移動体検知部３２０と、を有し、受電装置２００は、受電コイル部２１０と、負荷２２０と、負荷電圧検知部２３０と、反射板２４０と、反射板動作部２５０と、を有する。電源１１０、インバータ１２０、給電コイル部１３０、給電制御部１５０、受電コイル部２１０、負荷２２０、負荷電圧検知部２３０、反射板２４０、反射板制御部２５０の構成は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０と同様である。すなわち、第６実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム６０は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０に加えて、給電エリア３１０と移動体検知部３２０を備えている点ならびに光センサ部１４０の機能の点において、第１実施形態と相違する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００８４】
給電エリア３１０は、受電装置２００が搭載される移動体の給電装置１００からの給電が可能な停車スペースのことである。給電エリア３１０は、給電装置１００が搭載される給電設備が配設される地上の給電ステーションに区画された領域であって、給電コイル１３１を含む領域である。
【００８５】
移動体検知部３２０は、移動体の給電エリア３１０への進入および離脱を検知する。移動体検知部３２０は、光センサ等の非接触検知手段から構成され、例えば透過型光センサを用いると好ましい。また、移動体検知部３２０は、移動体の進入および離脱を検知したとき、出力信号を光センサ部１４０に送信する。本実施形態では、移動体検知部３２０は、給電エリアを挟んで移動体進入側（入口側）に設置される第１移動体検知部３２１と移動体離脱側（出口側）に設置される第２移動体検知部３２２を有する。つまり、図１３ａに示すように、移動体が給電エリアに進入する際、第１移動体検知部３２１が移動体の進入を検知し、出力信号を光センサ部１４０に送信し、また、図１３ｂに示すように、移動体が給電エリアから離脱する際、第２移動体検知部３２２が移動体の離脱を検知し、出力信号を光センサ部１４０に送信する。
【００８６】
本実施形態では、光センサ部１４０は、移動体検知部３２０により、移動体の進入を検知したとき、投光部１４１から光の出力を開始し、移動体検知部３２０により、移動体の離脱を検知したとき、投光部１４１から光の出力を停止する。具体的には、光センサ部１４０は、第１移動体検知部３２１から出力信号を受信すると、投光部１４１から光の出力を開始し、第２移動体検知部３２２から出力信号を受信すると、投光部１４１から光の出力を停止する。
【００８７】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム６０は、受電装置２００は、移動体に搭載され、給電装置１００は、給電コイル１３１を含む給電エリア３１０と、移動体の給電エリア３１０への進入および離脱を検知する移動体検知部３２０を有し、光センサ部１４０は、移動体検知部３２０により、移動体の進入を検知したとき、投光部１４１から光の出力を開始し、移動体検知部３２０により、移動体の離脱を検知したとき、投光部１４１から光の出力を停止している。そのため、移動体が給電エリア３１０に存在する場合のみ光センサ部１４０が駆動するため、電力消費をさらに抑えることができる。
【００８８】
（第７実施形態）
次に、図１４および図１５を参照して、本発明の第７実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム７０の構成について説明する。図１４は、本発明の第７実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの構成図である。図１５ａは、本発明の第７実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの光センサ部（カバー部開）を拡大した模式構成図である。図１５ｂは、本発明の第７実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの光センサ部（カバー部閉）を拡大した模式構成図である。
【００８９】
ワイヤレス電力伝送システム７０は、第６実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム６０と同様に、給電装置１００と、受電装置２００と、を有する。給電装置１００は、図１４に示されるように、電源１１０と、インバータ１２０と、給電コイル部１３０と、光センサ部１４０と、給電制御部１５０と、を有し、受電装置２００は、図１４に示されるように、受電コイル部２１０と、負荷２２０と、負荷電圧検知部２３０と、反射板２４０と、反射板制御部２５０と、を有する。電源１１０、インバータ１２０、給電コイル部１３０、給電制御部１５０、受電コイル部２１０、負荷２２０、負荷電圧検知部２３０、反射板２４０、反射板制御部２５０の構成は、第６実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム６０と同様である。すなわち、第７実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム７０は、第６実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム６０の光センサ部１４０に代えて、光センサ部３３０を備えている点において、第６実施形態と相違する。以下、第６実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００９０】
光センサ部３３０は、図１５ａおよび図１５ｂに示されるように、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム１０と同様に、反射型光センサから構成され、光を出力する投光部３３１と、光を検出する受光部３３２と、を有する。本実施形態では、光センサ部３３０は、投光部３３１の表面（光を出力する部分）および受光部３３２の表面（光を受ける部分）が鉛直方向に向くようにスタンド３３３に設置されており、投光部３３１と受光部３３２に加えて、カバー部３３４を有している。カバー部３３４は、光センサ部３３０を支持するスタンド３３３に、投光部３３１および受光部３３２の表面を開閉可能に覆うように設置されている。このカバー部３３４は、図１５ａに示されるように、投光部３３１から光を出力するとき、投光部３３１および受光部３３２の表面を露出するように開き、図１５ｂに示されるように、投光部３３１から光の出力を停止するとき、投光部３３１および受光部３３２の表面を覆うように閉じるように構成されている。つまり、カバー部３３４は、光センサ部３３０の投光動作に連動して駆動するように構成されている。このように構成されるカバー部３３４の開閉動作は、例えばロータリアクチュエータにより制御される。
【００９１】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム７０は、光センサ部３３０は、投光部３３１および受光部３３２の表面を覆う開閉可能なカバー部３３４を有している。そのため、光センサ部３３０の投光部３３１および受光部３３２の表面に汚れが付着することが抑制され、誤動作を防止できる。
【００９２】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、様々な変形および変更が本発明の特許請求の範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。したがって、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。
【００９３】
例えば、第１実施形態では負荷電圧検知部２３０、第２実施形態では電圧検知部２６０と電流検知部２７０、第３実施形態では温度検知部２８０、第４実施形態では足置き検知部２９０をそれぞれ受電側の受電拒絶を判定する手段として説明したが、これら検知部を組み合わせて使用してもよい。この場合、あらゆる受電側の受電拒絶を検知することができ、効率的なワイヤレス電力伝送が可能となる。
【符号の説明】
【００９４】
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０…ワイヤレス電力伝送システム、１００…給電装置、１１０…電源、１２０…インバータ、１３０…給電コイル部、１３１…給電コイル、１３２…磁性体、１３３…給電側共振コンデンサ、１３４…筐体、１４０，３３０…光センサ部、１４１，３３１…投光部、１４２，３３２…受光部、１５０…給電制御部、２００…受電装置、２１０…受電コイル部、２１１…受電コイル、２１２…磁性体、２１３…受電側共振コンデンサ、２１４…筐体、２２０…負荷、２２１…整流部、２２２…充電部、２２３…蓄電部、２２４…モータ部、２３０…負荷電圧検知部、２４０…反射板、２５０，３００…反射板制御部、２５１…反転軸部、２５２…反転アクチュエータ、２５３…軸、２５４…カバー、２６０…電圧検知部、２７０…電流検知部、２８０…温度検知部、２９０…足置き検知部、３０１…反射防止板、３０２…移動アクチュエータ、３０３…第１反射防止板、３０４…第２反射防止板、３０５…掃出し部、３０６…第１掃出し部、３０７…第２掃出し部、３１０…給電エリア、３２０…移動体検知部、３２１…第１移動体検知部、３２２…第２…移動体検知部、３３３…スタンド、３３４…カバー部。
【図１】
0006375934.tif 000002
【図２】
0006375934.tif 000003
【図３】
0006375934.tif 000004
【図４】
0006375934.tif 000005
【図５ａ】
0006375934.tif 000006
【図５ｂ】
0006375934.tif 000007
【図５ｃ】
0006375934.tif 000008
【図６】
0006375934.tif 000009
【図７】
0006375934.tif 000010
【図８】
0006375934.tif 000011
【図９】
0006375934.tif 000012
【図１０ａ】
0006375934.tif 000013
【図１０ｂ】
0006375934.tif 000014
【図１１ａ】
0006375934.tif 000015
【図１１ｂ】
0006375934.tif 000016
【図１２】
0006375934.tif 000017
【図１３ａ】
0006375934.tif 000018
【図１３ｂ】
0006375934.tif 000019
【図１４】
0006375934.tif 000020
【図１５ａ】
0006375934.tif 000021
【図１５ｂ】
0006375934.tif 000022