(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輌に設けられた受電部に対して給電する給電装置であって、
前記受電部に給電する際に非接触状態で前記受電部と対向する給電面を有する給電部と、
前記給電面に照射された光を前記給電面から導光する導光部と、
前記導光部により導光した光の明暗を検出することにより、前記給電面に存在する異物を検出する検出部と、
電磁誘導方式、磁気共鳴方式、またはマイクロ波方式により前記受電部に誘導電流を発生させる給電コイルと、
を備え、
前記導光部は、前記給電部において前記給電面に沿って移動可能であり、
前記検出部は、前記導光部が移動しながら前記給電面から導光した光の明暗を検出する、
給電装置。
【請求項２】
前記導光部は、
複数の光ファイバーケーブルにより構成され、前記給電面に所定間隔で露出する前記複数の光ファイバーケーブルの一端より入射した前記給電面を照射する光を導光する、
請求項１記載の給電装置。
【請求項３】
前記導光部を移動させる可動部をさらに具備し、
前記可動部は、平面から見て前記給電コイルが位置するエリアの外側に設けられる、
請求項１記載の給電装置。
【請求項４】
前記検出部により異物を検出した際に前記給電部による給電を停止させる制御部をさらに具備する、
請求項１乃至３のいずれかに記載の給電装置。
【請求項５】
前記給電面は、前記車輌の底面に設けられた投光部が発する光により照射される、
請求項１乃至４のいずれかに記載の給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輌に設けられた受電部に対して給電する給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ波を用いて車輌に搭載された蓄電池を充電するエネルギー供給技術が知られている。このエネルギー供給技術では、マイクロ波電源から電力がマグネトロンに供給され、マグネトロンによりマイクロ波が生成される。各マグネトロンから発生したマイクロ波は、各送電アンテナを介して車輌の底面に配置されている受電アンテナへ送られる。受電アンテナにて受信されたマイクロ波は、電力に変換されるとともに整流され、直流電力に変換された後に、蓄電池へ供給される。
【０００３】
一方、このようなエネルギー供給技術では、マイクロ波の送電側と受電側との間に障害物が介在した場合、この障害物によりマイクロ波の伝送効率が低下し、更に、障害物が人または動物等の生き物である場合、マイクロ波による影響を受けるという課題がある。
【０００４】
このような課題を解決する方法として、送電アンテナと受電アンテナとの間の障害物の有無を検出し、障害物がないことが確認されてからマイクロ波の送電を開始するものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
特許文献１には、送電アンテナと受電アンテナとの間の障害物を検知する方法として、種々の方法が記載されている。具体的には、赤外線センサ等の障害物検知装置による検知結果に基づいて障害物を検知する方法（以下、「従来方法１」と記載）が記載されている。また、カメラで撮影した送電アンテナ部分の画像データに基づいて障害物を検知する方法（以下、「従来方法２」と記載）が記載されている。さらに、送電アンテナから送出されたマイクロ波の反射波の受電レベルに基づいて障害物を検知する方法（以下、「従来方法３」と記載）が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２６７５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１においては、従来方法１の場合、小さい障害物は赤外線センサにより検知できないという問題がある。また、従来方法２の場合、小さい障害物は画像データを解析しても判別できないという問題がある。また、従来方法３の場合、小さい障害物の場合は反射波の受電レベルが小さくなり検知できないという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、小さい異物であっても検出することができる給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】
【０００９】
本発明の給電装置は、車輌に設けられた受電部に対して給電する給電装置であって、前記受電部に給電する際に非接触状態で前記受電部と対向する給電面を有する給電部と、前記給電面に照射された光を前記給電面から導光する導光部と、前記導光部により導光した光の明暗を検出することにより、前記給電面に存在する異物を検出する検出部と、電磁誘導方式、磁気共鳴方式、またはマイクロ波方式により前記受電部に誘導電流を発生させる給電コイルと、を備え、前記導光部は、前記給電部において前記給電面に沿って移動可能であり、前記検出部は、前記導光部が移動しながら前記給電面から導光した光の明暗を検出する構成を採る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、給電装置の給電面を照射する光を導光し、導光した光の明暗を検出することにより、小さい異物であっても検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１における充電システムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る給電装置の動作を示すフロー図
【図３】本発明の実施の形態１における異物の検出方法を示す図
【図４】本発明の実施の形態１における給電部の平面図
【図５】本発明の実施の形態２における給電部の底面図
【図６】本発明の実施の形態２における異物の検出方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
（実施の形態１）
＜充電システムの構成＞
図１は、本発明の実施の形態１における充電システム１０の構成を示すブロック図である。
【００１４】
充電システム１０は、給電装置１００、車輌１５０、蓄電池１５８及び充電装置１７０を有する。
【００１５】
給電装置１００は、給電部１０１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等に設けられ、車輌１５０の駐車中に充電装置１７０に対して給電する。なお、給電装置１００の構成の詳細については後述する。
【００１６】
車輌１５０は、蓄電池１５８及び充電装置１７０を有し、蓄電池１５８を動力源として走行する。車輌１５０は、例えば電気自動車である。
【００１７】
蓄電池１５８は、充電装置１７０により供給される電力を蓄える。
【００１８】
充電装置１７０は、給電装置１００から給電される電力を蓄電池１５８に供給する。なお、充電装置１７０の構成の詳細については後述する。
【００１９】
＜給電装置の構成＞
給電装置１００は、給電部１０１と、導光部１０２と、異物検出部１０３と、給電側制御部１０４と、給電側通信部１０５とを有する。
【００２０】
給電部１０１は、受電部１５７に給電する際に非接触状態で受電部１５７と対向し、給電部１０１の筐体の一部となる給電面１０１ａを有する。給電面１０１ａは、磁界により加熱されない部材で形成される。給電部１０１は、受電部１５７と対向する後述の給電コイルを用いた電磁誘導により、受電部１５７に給電する。給電面１０１ａは、投光部１５６から発する光により照射される。
【００２１】
導光部１０２は、給電面１０１ａを照射する光を異物検出部１０３まで導光する。導光部１０２は、磁界により加熱されない部材で形成されており、例えば複数の光ファイバーケーブルにより構成される。なお、導光部１０２の構成の詳細については後述する。
【００２２】
異物検出部１０３は、給電側制御部１０４の制御に従って、導光部１０２により導光された光の明暗を検出し、検出結果に基づいて給電面１０１ａに存在する異物を検出し、検出結果を給電側制御部１０４に出力する。具体的には、異物検出部１０３は、導光部１０２により導光された光の光量が閾値以下の場合に異物を検出する。ここで、異物は、例えば硬貨または金属片等である。
【００２３】
給電側制御部１０４は、給電側通信部１０５から入力した給電開始信号に従って、給電部１０１に対して給電を開始するよう制御するとともに、異物検出部１０３に対して異物の検出を開始するように制御する。給電側制御部１０４は、給電側通信部１０５から入力した給電停止信号に従って、給電部１０１に対して給電を停止するように制御するとともに、異物検出部１０３に対して異物の検出を停止するように制御する。給電側制御部１０４は、異物検出部１０３から異物を検出した旨の検出結果が入力した場合に、給電部１０１に対して給電を停止するように制御する。
【００２４】
給電側通信部１０５は、車輌側通信部１５５からの給電開始信号または給電停止信号を受信する。給電側通信部１０５は、受信した給電開始信号または給電停止信号を給電側制御部１０４に出力する。
【００２５】
＜充電装置の構成＞
充電装置１７０は、車速センサ１５１と、シフトポジションセンサ１５２と、車輌側制御部１５３と、表示部１５４と、車輌側通信部１５５と、投光部１５６と、受電部１５７とを有する。
【００２６】
車速センサ１５１は、車輌１５０の車速を検出し、検出結果を車輌側制御部１５３に出力する。
【００２７】
シフトポジションセンサ１５２は、車輌１５０のシフトレバーの位置を検出し、検出結果を車輌側制御部１５３に出力する。シフトポジションセンサ１５２は、シフトレバーの位置として、例えば車輌１５０の駐車状態を示すパーキング「Ｐ」または車輌１５０の後退を示すバック「Ｒ」等を検出する。
【００２８】
車輌側制御部１５３は、車速センサ１５１から入力した検出結果、またはシフトポジションセンサ１５２から入力した検出結果に基づいて、表示部１５４の表示を制御する。具体的には、車輌側制御部１５３は、車速またはシフトレバーの位置等を表示部１５４に表示させる制御を行う。
【００２９】
車輌側制御部１５３は、表示部１５４から充電開始指示が入力した場合に、車輌側通信部１５５、投光部１５６及び受電部１５７に対して、充電に伴う各種処理を開始するように制御する。車輌側制御部１５３は、表示部１５４から充電停止指示が入力した場合に、車輌側通信部１５５、投光部１５６及び受電部１５７に対して、充電停止に伴う各種処理を開始するように制御する。
【００３０】
表示部１５４は、車輌側制御部１５３の制御に従って、車速またはシフトレバーの位置等を表示する。表示部１５４は、充電開始または充電停止のユーザからの指示を受け付けるメニュ画面を表示する。表示部１５４は、メニュ画面において充電開始または充電停止の指示をユーザから受けた際に、ユーザの指示に応じて充電開始指示または充電停止指示を車輌側制御部１５３に出力する。
【００３１】
車輌側通信部１５５は、車輌側制御部１５３の制御に従って、充電開始信号または充電停止信号を生成し、生成した充電開始信号または充電停止信号を給電側通信部１０５に送信する。
【００３２】
投光部１５６は、車輌１５０の底面に設けられる光源であり、車輌側制御部１５３の制御に従って、給電面１０１ａの全面を所定時間連続して照射する。投光部１５６は、車輌側制御部１５３が充電開始信号を出力した後に給電面１０１ａの照射を開始する。
【００３３】
受電部１５７は、車輌１５０の底面に設けられ、蓄電池１５８を充電する際に、給電部１０１の給電面１０１ａと非接触状態で対向する。受電部１５７は、車輌側制御部１５３の制御に従って、給電部１０１から給電された電力を蓄電池１５８に供給する。
【００３４】
＜給電装置の動作＞
図２は、給電装置１００の動作を示すフロー図である。
【００３５】
まず、給電側通信部１０５は、給電開始信号を受信したか否かを判定する（ステップＳＴ２０１）。
【００３６】
給電開始信号を受信していない場合（ステップＳＴ２０１：ＮＯ）には、給電装置１００は、給電しない。
【００３７】
一方、給電開始信号を受信した場合（ステップＳＴ２０１：ＹＥＳ）には、異物検出部１０３は、異物の検出を開始する（ステップＳＴ２０２）。
【００３８】
次に、異物検出部１０３は、異物を検出したか否かを判定する（ステップＳＴ２０３）。
【００３９】
異物を検出しない場合（ステップＳＴ２０３：ＮＯ）には、給電側制御部１０４は、給電部１０１に対して給電を開始するように制御する（ステップＳＴ２０４）。
【００４０】
また、異物検出部１０３は、給電中においても異物を検出したか否かを判定する（ステップＳＴ２０５）。
【００４１】
異物を検出しない場合（ステップＳＴ２０５：ＮＯ）には、給電側制御部１０４は、給電を終了するか否かを判定する（ステップＳＴ２０６）。
【００４２】
給電を終了しない場合（ステップＳＴ２０６：ＮＯ）には、給電側制御部１０４は、ステップＳＴ２０５及びステップＳＴ２０６の処理を繰り返す。
【００４３】
一方、ステップＳＴ２０３またはステップＳＴ２０５において、異物を検出した場合（ステップＳＴ２０３：ＹＥＳまたはステップＳＴ２０５：ＹＥＳ）には、給電側制御部１０４は給電部１０１に対して給電を停止するように制御し（ステップＳＴ２０７）、異物検出部１０３は異物の検出を停止する（ステップＳＴ２０８）。
【００４４】
また、ステップＳＴ２０６において、給電を終了する場合（ステップＳＴ２０６：ＹＥＳ）には、給電側制御部１０４は、給電部１０１に対して給電を停止するように制御し（ステップＳＴ２０７）、異物検出部１０３は異物の検出を停止する（ステップＳＴ２０８）。
【００４５】
＜異物の検出方法＞
図３は、本実施の形態における異物の検出方法を示す図である。なお、図３において、図１と同一構成である部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４６】
導光部１０２は、複数の光ファイバーケーブルにより構成され、給電面１０１ａに所定間隔で露出する複数の光ファイバーケーブルの一端１０２ａより入射した給電面１０１ａを照射する光を、異物検出部１０３まで導光する。
【００４７】
給電部１０１は、受電部１５７と対向する給電面１０１ａ、電磁誘導により受電部に誘導電流を発生させる給電コイル１０１ｂ、及び複数の光ファイバーケーブルにより構成される導光部１０２を有する。
【００４８】
給電面１０１ａは、投光部１５６が所定時間連続して発する光により照射される。給電面１０１ａには、複数の光ファイバーケーブルの一端１０２ａが所定間隔で露出する。光ファイバーケーブルの一端１０２ａは、少なくとも給電コイル１０１ｂを給電面１０１ａに投影したエリア内において露出させる。給電の際に、このエリア内に存在する異物が電磁誘導により加熱される恐れが高いからである。なお、給電面１０１ａの構成の詳細については後述する。
【００４９】
受電部１５７は、充電コイル１５７ａを有し、給電コイル１０１ｂの電磁誘導により誘導電流を発生する。
【００５０】
給電面１０１ａに異物が存在する場合には、異物が存在する箇所の光ファイバーケーブルの一端１０２ａから入射する光が異物により遮られることにより、異物検出部１０３において検出する光量は小さくなる。従って、異物検出部１０３は、検出した光量が小さくなった場合に異物を検出する。例えば、異物検出部１０３は、検出した光量を示す値が閾値以下になった場合に異物を検出する。
【００５１】
＜給電面の構成＞
図４は、給電部１０１の平面図である。なお、図４において、図１及び図３と同一構成である部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００５２】
給電面１０１ａには、平面から見て給電コイル１０１ｂが位置するエリアｒ１において、導光部１０２を構成する光ファイバーケーブルの一端１０２ａが、所定間隔Ｄで露出する。これにより、給電面１０１ａを照射する光は、給電面１０１ａに異物がない場合には、光ファイバーケーブルの一端１０２ａから入射し、光ファイバーケーブルにより異物検出部１０３まで導光される。一方、給電面１０１ａを照射する光は、給電面１０１ａに異物がある場合には、異物によって遮られるので、異物がある箇所の光ファイバーケーブルの一端１０２ａからは入射できない。従って、この場合には、異物検出部１０３で検出する光量は小さくなる。
【００５３】
なお、給電面１０１ａにおける隣り合う光導入部１０２ａの間隔Ｄは、検出したい異物の大きさに応じて適宜変更することができる。また、給電面１０１ａにおける各光ファイバーケーブルの一端１０２ａの位置を異物検出部１０３で予め記憶しておくことにより、異物が存在する位置を特定することができる。また、異物が存在する位置を特定し、異物が存在する箇所の給電コイル１０１ｂからの給電のみを停止するようにすることができる。
【００５４】
＜本実施の形態の効果＞
本実施の形態では、給電面に露出する光ファイバーケーブルの一端の間隔は検出したい異物の大きさに応じて適宜変更することができるので、給電面上の小さい異物を検出することができる。
【００５５】
また、本実施の形態では、給電装置の給電面を照射する光を給電面から導光し、導光した光の明暗を検出する。光は給電コイルによる電磁誘導による影響を受けない。これにより、充電中であっても給電面上の異物を検出することができる。
【００５６】
また、本実施の形態によれば、光により異物を検出するので、マイクロ波を用いた異物検出のように異物の検出に伴って異物自体が加熱されることを防ぐことができる。
【００５７】
また、本実施の形態によれば、給電面上の異物が存在する場合には給電を停止することにより、異物が金属である場合には充電に伴って異物が加熱されることを防止することができる。
【００５８】
また、本実施の形態によれば、導光部を光ファイバーケーブルで構成するので、給電コイルにより形成される磁界の影響を受けることなく異物を検出することができる。
【００５９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、導光部が移動しながら、給電面を照射する光を給電面から導光することを特徴とする。なお、本実施の形態において、給電部１０１以外の構成は上記の実施の形態１と同一構成であるので、その説明を省略する。
【００６０】
＜給電部の構成＞
図５は、本発明の実施の形態２における給電部１０１の底面図である。なお、図５において、図１と同一構成である部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００６１】
導光部５０１は、磁界により加熱されない部材で形成されている。導光部５０１は、給電面１０１ａの給電コイル１０１ｂが位置するエリアｒ１に存在する異物を検出するために、ｍ１の範囲で給電面１０１ａに沿って移動する。導光部５０１は、可動部５０２の駆動力により移動しながら給電面１０１ａを照射する光を給電面１０１ａから導光する。これにより、異物検出部１０３は、給電面１０１ａのエリアｒ１内に存在する異物を検出することができる。
【００６２】
可動部５０２は、エリアｒ１に存在する異物を検出する際の邪魔にならないように、エリアｒ１の外側に設けられている。可動部５０２は、例えば電動モータであり、導光部５０１をｍ１の範囲で移動させる。電動モータ等の可動部５０２をエリアｒ１の外側に設けるのは、可動部５０２が給電コイル１０１ｂの電磁誘導による影響を受けないようにするためである。
【００６３】
ガイドレール５０３ａ、５０３ｂは、互いに平行に設けられており、導光部５０１の移動をガイドする。
【００６４】
異物検出部１０３は、エリアｒ１に存在する異物を検出する際の邪魔にならないように、エリアｒ１の外側に設けられている。異物検出部１０３は、導光部５０１が移動しながら給電面１０１ａから導光した光の明暗を検出する。
【００６５】
＜異物の検出方法＞
図６は、本実施の形態における異物の検出方法を示す図である。なお、図６において、図１、図３及び図５と同一構成である部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００６６】
導光部５０１は、ｍ１の範囲で給電面１０１ａに対して平行に移動する。導光部５０１は、複数の光ファイバーケーブル６０１により異物検出部１０３と接続している。導光部５０１は、給電面１０１ａを照射する光を給電面１０１ａから各光ファイバーケーブル６０１に導光する。
【００６７】
給電面１０１ａを照射する光は、給電面１０１ａに異物がある場合には、異物によって遮られるので、異物がある箇所では導光部５０１から導光されない。この場合には、異物検出部１０３で検出する光量は小さくなる。従って、異物検出部１０３は、検出した光量が小さい場合に異物を検出する。例えば、異物検出部１０３は、検出した光量を示す値が閾値以下になった場合に異物を検出する。
【００６８】
＜本実施の形態の効果＞
本実施の形態によれば、上記の実施の形態１の効果に加えて、導光部は移動しながら給電面から光を導光するので、給電面から光を導光するための光ファイバーケーブルの数を少なくすることができ、製造コストを低減することができる。
【００６９】
また、本実施の形態によれば、給電コイルを設けるエリア全体に導光部を配置する必要がないので、導光部を小さくすることができ、製造コストを低減することができる。
【００７０】
＜本実施の形態の変形例＞
本実施の形態において、投光部１５６は給電面の全面を照射したが、本発明はこれに限らず、投光部１５６は移動する導光部５０１に合わせて、導光部５０１が存在する範囲を選択的に照射するようにすることができる。
【００７１】
＜全ての実施の形態に共通の変形例＞
上記実施の形態１及び実施の形態２において、電磁誘導方式により充電したが、本発明はこれに限らず、磁気共鳴方式またはマイクロ波方式等の任意の方式により充電することができる。
【００７２】
また、上記実施の形態１及び実施の形態２において、投光部を２つ設けたが、本発明はこれに限らず、給電面を一様に照射できれば任意の数の投光部を設けることができる。
【００７３】
また、上記実施の形態１及び実施の形態２において、光ファイバーケーブルにより給電面から光を導光したが、本発明はこれに限らず、光を導光できる任意の部材を用いることができる。
【００７４】
また、上記実施の形態１及び実施の形態２において、投光部からの光は所定時間連続して照射されることにしたが、本発明はこれに限らず、間欠的に点灯したり、任意の点滅パターンで点灯するようにしてもよい。この場合、給電側制御部は、投光部が光を照射するタイミングに合わせて、異物検出部に対して異物の検出を開始するように制御する。
【００７５】
また、上記実施の形態１及び実施の形態２において、投光部からの光は可視光に限らず、赤外線などの不可視光を用いても良い。
【００７６】
また、上記実施の形態１及び実施の形態２において、車輌側制御部が充電開始信号を出力した後に投光部により給電面を照射して異物を検出したが、本発明はこれに限らず、ユーザの指示を受けた際に投光部により給電面を照射して異物を検出するようにしてもよい。
【００７７】
また、上記実施の形態１及び実施の形態２において、投光部を車輌に設けたが、本発明はこれに限らず、投光部を給電装置に設けてもよいし、投光部を給電装置の近くの地面に設置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明にかかる給電装置は、車輌に設けられた受電部に対して給電するのに好適である。
【符号の説明】
【００７９】
１０  充電システム
１００  給電装置
１０１  給電部
１０１ａ  給電面
１０２  導光部
１０３  異物検出部
１０４  給電側制御部
１０５  給電側通信部
１５０  車輌
１５１  車速センサ
１５２  シフトポジションセンサ
１５３  車輌側制御部
１５４  表示部
１５５  車輌側通信部
１５６  投光部
１５７  受電部
１５８  蓄電池
１７０  充電装置
【図１】
0005244946.tif 000002
【図２】
0005244946.tif 000003
【図３】
0005244946.tif 000004
【図４】
0005244946.tif 000005
【図５】
0005244946.tif 000006
【図６】
0005244946.tif 000007