(57)【要約】【課題】受電コイルが冷却され、受電コイルの発熱が蓄積されることなく、電力伝送効率低下を抑制な電力伝送システムを提供する。【解決手段】本発明の電力伝送システムは、送電アンテナ（１０５）から受電アンテナ（２０１）に対して、電磁場を介して電気エネルギーを伝送する電力伝送システムであって、前記送電アンテナ（１０５）若しくは前記受電アンテナ（２０１）のいずれか一方に係る情報、又は、前記送電アンテナ（１０５）及び前記受電アンテナ（２０１）の両方に係る情報を光学的に取得すると共に、取得した光学情報を導く光ファイバー（２７６）と、前記光ファイバー（２７６）により導かれた光学情報を入力し、前記光学情報を電気信号に変換すると共に、変換された前記電気信号を出力する光／電気信号変換部（２７８）と、前記光／電気信号変換部（２７８）から出力された前記電気信号に基づいて、前記送電アンテナ（１０５）を制御する制御部と、を有することを特徴とする。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電アンテナから受電アンテナに対して、電磁場を介して電気エネルギーを伝送する電力伝送システムであって、
前記送電アンテナ若しくは前記受電アンテナのいずれか一方に係る情報、又は、前記送電アンテナ及び前記受電アンテナの両方に係る情報を光学的に取得すると共に、取得した光学情報を導く光ファイバーと、
前記光ファイバーにより導かれた光学情報を入力し、前記光学情報を電気信号に変換すると共に、変換された前記電気信号を出力する光／電気信号変換部と、
前記光／電気信号変換部から出力された前記電気信号に基づいて、前記送電アンテナを制御する制御部と、を有することを特徴とする電力伝送システム。
【請求項２】
前記光／電気信号変換部が、電磁波の強度が所定値以下である位置に配されることを特徴とする請求項１に記載の電力伝送システム。
【請求項３】
前記光ファイバーが情報を取得する位置と、前記光／電気信号変換部との間には、シールド体が介在することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力伝送システム。
【請求項４】
前記光／電気信号変換部は、前記光学情報に含まれる赤外線に基づいて、前記光学情報を電気信号に変換することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電力伝送システム。
【請求項５】
前記光／電気信号変換部は、前記光学情報の透過率に基づいて、前記光学情報を電気信号に変換することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電力伝送システム。
【請求項６】
前記制御部は前記電気信号に基づいて、前記送電アンテナによる送電を停止することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、磁気共鳴方式の磁気共鳴アンテナなどが用いられるワイヤレス電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電源コードなどを用いることなく、ワイヤレスで電力（電気エネルギー）を伝送する技術の開発が盛んとなっている。ワイヤレスで電力を伝送する方式の中でも、特に注目されている技術として、磁気共鳴方式と呼ばれるものがある。この磁気共鳴方式は２００７年にマサチューセッツ工科大学の研究グループが提案したものであり、これに関連する技術は、例えば、特許文献１（特表２００９−５０１５１０号公報）に開示されている。
【０００３】
磁気共鳴方式のワイヤレス電力伝送システムは、送電側アンテナの共振周波数と、受電側アンテナの共振周波数とを同一とすることで、送電側アンテナから受電側アンテナに対し、効率的にエネルギー伝達を行うものであり、電力伝送距離を数十ｃｍ〜数ｍとすることが可能であることが大きな特徴の一つである。
【０００４】
上記のような磁気共鳴方式のワイヤレス電力伝送システムを、電気自動車のような移動体に対する電力伝送に適用する場合は、移動体の底面側に受電アンテナを搭載し、地中部に送電アンテナを埋設するような構成とすることが提案されている。例えば、特許文献２（特開２０１０−６８６５７号公報）には、所定周波数の交流電力を出力する交流電力出力手段と、地面側に設けられた第１共鳴コイル、及び該第１共鳴コイルと対向配置された電気自動車搭載の第２共鳴コイルと、該第２共鳴コイルで受電された電力が充電されるバッテリとから構成されるワイヤレス電力送信装置が開示されている。
【特許文献１】特表２００９−５０１５１０号公報
【特許文献２】特開２０１０−６８６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、地中部に設けられた送電アンテナから、車両底部に搭載された受電アンテナに対して、磁気共鳴により電力を伝送している際には、アンテナ間及びアンテナ近傍に強力な電磁波が発生する。したがって、電力伝送中は、送電アンテナ・受電アンテナの状態を検出するために用いられるセンサの金属部分が、上記のような電磁波により影響を受けることで、送電アンテナ・受電アンテナの状態を適正に検出することができない、という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、請求項１に係る発明は、送電アンテナから受電アンテナに対して、電磁場を介して電気エネルギーを伝送する電力伝送システムであって、前記送電アンテナ若しくは前記受電アンテナのいずれか一方に係る情報、又は、前記送電アンテナ及び前記受電アンテナの両方に係る情報を光学的に取得すると共に、取得した光学情報を導く光ファイバーと、前記光ファイバーにより導かれた光学情報を入力し、前記光学情報を電気信号に変換すると共に、変換された前記電気信号を出力する光／電気信号変換部と、前記光／電気信号変換部から出力された前記電気信号に基づいて、前記送電アンテナを制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電力伝送システムにおいて、前記光／
電気信号変換部が、電磁波の強度が所定値以下である位置に配されることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の電力伝送システムにおいて、前記光ファイバーが情報を取得する位置と、前記光／電気信号変換部との間には、シールド体が介在することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電力伝送システムにおいて、前記光／電気信号変換部は、前記光学情報に含まれる赤外線に基づいて、前記光学情報を電気信号に変換することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電力伝送システムにおいて、前記光／電気信号変換部は、前記光学情報の透過率に基づいて、前記光学情報を電気信号に変換することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電力伝送システムにおいて、前記制御部は前記電気信号に基づいて、前記送電アンテナによる送電を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る電力伝送システムにおいては、光ファイバーにより、送電アンテナ、受電アンテナに係る情報を光学的に取得し、さらに取得した光学情報をこれにより光／電気信号変換部へと導くようになっており、本発明に係る電力伝送システムによれば、送電アンテナ、受電アンテナ間やこれらの近傍に、金属部が含まれるセンサ類を配置することなく、送電アンテナ・受電アンテナの状態を検出することが可能となるので、送電アンテナ・受電アンテナの状態を適正に検出することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る電力伝送システムのブロック図である。
【図２】電力伝送システムのインバーター部を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電力伝送システムで用いる受電アンテナ２０１の分解斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電力伝送システムで用いる受電アンテナ２０１による電力伝送の様子を示す断面の模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係る電力伝送システムにおける各構成のレイアウトを示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る電力伝送システムにおけるアンテナの状態検出を模式的に説明する図である。
【図７】本発明の実施形態に係る電力伝送システムの送電側システムの制御フローを示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る電力伝送システムの受電側システムの制御フローを示す図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る電力伝送システムにおける各構成のレイアウトを示す図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る電力伝送システムにおけるアンテナの状態検出を模式的に説明する図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る電力伝送システムの送電側システムの制御フローを示す図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る電力伝送システムにおける異物検出方法を説明する図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る電力伝送システムにおけるアンテナの状態検出を模式的に説明する図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る電力伝送システムの送電側システムの制御フローを示す図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係る電力伝送システムにおける異物検出方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係る電力伝送システムのブロック図である。本ブロック図では、送電側から受電側に電力伝送を行う構成に係るもののみを示しており、送電アンテナ・受電アンテナの状態を検出するための構成などは省略されている。これらの構成については、後述することとし、まず、電力伝送システムにおける電力伝送のための構成を中心に以下説明する。
【００１５】
本発明の電力伝送システムとしては、例えば、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などの車両への充電のためのシステムが想定されている。電力伝送システムは、上記のような車両に対して電力を非接触で伝送するため、当該車両を停車させることが可能な停車スペースに設けられる。車両充電用のスペースである当該停車スペースには、送電アンテナ１０５などが地中部に埋設されるような構成となっている。車両のユーザーはこの電力伝送システムが設けられている停車スペースに車両を停車させて、車両に搭載されている受電アンテナ２０１と、前記送電アンテナ１０５とを対向させることによって電力伝送システムからの電力を受電する。
【００１６】
本実施形態に係る電力伝送システム１００は、上記のような利用形態であることから、送電アンテナ１０５と受電アンテナ２０１との間の位置関係が電力伝送を行うたびに変化し、最適な電力伝送効率を与える周波数についてもこれに伴い変化することとなる。そこで、車両停車後、すなわち、送電アンテナ１０５と受電アンテナ２０１と間の位置関係がフィックスした後、実際の充電の電力伝送を行う際には、電力伝送効率が最高となるように、例えば送電アンテナに入力される電圧の周波数を決定するようにしている。
【００１７】
電力伝送システムでは、電力伝送システム１００側の送電アンテナ１０５から、受電側システム２００側の受電アンテナ２０１へ効率的に電力を伝送する際、送電アンテナ１０５の共振周波数と、受電アンテナ２０１の共振周波数とを同一とすることで、送電側アンテナから受電側アンテナに対し、効率的にエネルギー伝達を行うようにする。
【００１８】
電力伝送システム１００におけるＡＣ／ＤＣ変換部１０１は、入力される商用電源を一定の直流に変換するコンバータである。このＡＣ／ＤＣ変換部１０１からの出力は高電圧発生部１０２において、所定の電圧に昇圧されたりする。この高電圧発生部１０２で生成される電圧の設定は主制御部１１０から制御可能となっている。
【００１９】
インバーター部１０３は、高電圧発生部１０２から供給される高電圧から所定の交流電圧を生成して、整合器１０４に入力する。図２は電力伝送システムのインバーター部を示す図である。インバーター部１０３は、例えば図２に示すように、フルブリッジ方式で接続されたＱA乃至ＱDからなる４つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）によって構成されている。
【００２０】
本実施形態においては、直列接続されたスイッチング素子ＱAとスイッチング素子ＱBの間の接続部Ｔ１と、直列接続されたスイッチング素子ＱCとスイッチング素子ＱDとの間の接続部Ｔ２との間に整合器１０４が接続される構成となっており、スイッチング素子ＱA
とスイッチング素子ＱDがオンのとき、スイッチング素子ＱBとスイッチング素子ＱCがオ
フとされ、スイッチング素子ＱBとスイッチング素子ＱCがオンのとき、スイッチング素子
ＱAとスイッチング素子ＱDがオフとされることで、接続部Ｔ１と接続部Ｔ２との間に矩形波の交流電圧を発生させる。なお、本実施形態においては、各スイッチング素子のスイッチングによって生成される矩形波の周波数の範囲は数１００ｋＨｚ〜数１０００ｋＨｚ程度である。
【００２１】
上記のようなインバーター部１０３を構成するスイッチング素子ＱA乃至ＱDに対する駆動信号は主制御部１１０から入力されるようになっている。また、インバーター部１０３を駆動させるための周波数は主制御部１１０から制御することができるようになっている。
【００２２】
整合器１０４は、所定の回路定数を有する受動素子から構成され、インバーター部１０３からの出力が入力される。そして、整合器１０４からの出力は送電アンテナ１０５に供給される。整合器１０４を構成する受動素子の回路定数は、主制御部１１０からの指令に基づいて調整することができるようになっている。主制御部１１０は、送電アンテナ１０５と受電アンテナ２０１とが共振するように整合器１０４に対する指令を行う。
【００２３】
送電アンテナ１０５は、インダクタンス成分を有するコイルから構成されており、対向するようにして配置される車両搭載の受電アンテナ２０１と共鳴することで、送電アンテナ１０５から出力される電気エネルギーを受電アンテナ２０１に送ることができるようになっている。
【００２４】
電力伝送システム１００の主制御部１１０はＣＰＵとＣＰＵ上で動作するプログラムを保持するＲＯＭとＣＰＵのワークエリアであるＲＡＭなどからなる汎用の情報処理部である。この主制御部１１０は、図示されている主制御部１１０と接続される各構成と協働するように動作する。
【００２５】
また、主制御部１１０は、後述するような各アルゴリズムに基づいて、送電側のシステムの制御を行ったりすることができるようになっている。
【００２６】
通信部１２０は車両側の通信部２２０と無線通信を行い、車両との間でデータの送受を可能にする構成である。通信部１２０によって受信したデータは主制御部１１０に転送され、また、主制御部１１０は所定情報を、通信部１２０を介して車両側に送信することができるようになっている。主制御部１１０は、通信部１２０により取得された車両側の情報に基づいて、送電側のシステムの制御を行うようになっている。
【００２７】
次に、車両側に設けられている構成について説明する。車両の受電側のシステムにおいて、受電アンテナ２０１は、送電アンテナ１０５と共鳴することによって、送電アンテナ１０５から出力される電気エネルギーを受電するものである。このような受電アンテナ２０１は、車両の底面部に取り付けられるようになっている。
【００２８】
受電アンテナ２０１で受電された交流電力は、整流部２０２において整流され、整流された電力は充電制御部２０３を通してバッテリー２０４に蓄電されるようになっている。充電制御部２０３は主制御部２１０からの指令に基づいてバッテリー２０４の蓄電を制御する。また、充電制御部２０３はバッテリー２０４の残量管理なども行い得るように構成される。
【００２９】
主制御部２１０はＣＰＵとＣＰＵ上で動作するプログラムを保持するＲＯＭとＣＰＵのワークエリアであるＲＡＭなどからなる汎用の情報処理部である。この主制御部２１０は、図示されている主制御部２１０と接続される各構成と協働するように動作する。
【００３０】
インターフェイス部２３０は、車両の運転席部に設けられ、ユーザー（運転者）に対し所定の情報などを提供したり、或いは、ユーザーからの操作・入力を受け付けたりするものであり、表示装置、ボタン類、タッチパネル、スピーカーなどで構成されるものである。ユーザーによる所定の操作が実行されると、インターフェイス部２３０から操作データとして主制御部２１０に送られ処理される。また、ユーザーに所定の情報を提供する際には、主制御部２１０からインターフェイス部２３０に対して、所定情報を表示するための表示指示データが送信される。
【００３１】
また、車両側の通信部２２０は送電側の通信部１２０と無線通信を行い、送電側のシステムとの間でデータの送受を可能にする構成である。通信部２２０によって受信したデータは主制御部２１０に転送され利用される。また、主制御部２１０は所定情報を、通信部２２０を介して送電システム側に送信することができるようになっている。
【００３２】
電力伝送システムで、電力を受電しようとするユーザーは、上記のような送電側のシステムが設けられている停車スペースに車両を停車させ、インターフェイス部２３０から充電を実行する旨の入力を行う。これを受けた主制御部２１０は、充電制御部２０３からのバッテリー２０４の残量を取得し、バッテリー２０４の充電に必要な電力量を算出する。算出された電力量と送電を依頼する旨の情報は、車両側の通信部２２０から送電側のシステムの通信部１２０に送信される。これを受信した送電側システムの主制御部１１０は高電圧発生部１０２、インバーター部１０３、整合器１０４を制御することで、車両側に電力を伝送するようになっている。
【００３３】
次に、以上のように構成される電力伝送システム１００で用いるアンテナの具体的な構成について説明する。以下、受電アンテナ２０１に本発明の構成を採用した例について説明するが、このアンテナ構造は送電アンテナ１０５側にも適用されるものである。
【００３４】
図３は本発明の実施形態に係る電力伝送システム１００で用いる受電アンテナ２０１の分解斜視図であり、図４は本発明の実施形態に係る電力伝送システム１００で用いる受電アンテナ２０１による電力伝送の様子を示す断面の模式図であり、図４における矢印は磁力線を模式的に示している。また、図５は本発明の実施形態に係る電力伝送システムにおける各構成のレイアウトを示す図である。
【００３５】
なお、以下の実施形態では、コイル体２７０として矩形平板状のものを例に説明するが、本発明のアンテナはこのような形状のコイルに限定されるものではない。例えば、コイル体２７０として円形平板状のものなども利用し得る。このようなコイル体２７０は、受電アンテナ２０１における磁気共鳴アンテナ部として機能する。この「磁気共鳴アンテナ部」は、コイル体２７０のインダクタンス成分のみならず、その浮游容量に基づくキャパシタンス成分、或いは意図的に追加したコンデンサに基づくキャパシタンス成分をも含むものである。
【００３６】
コイルケース２６０は、受電アンテナ２０１のインダクタンス成分を有するコイル体２７０を収容するために用いられるものである。このコイルケース２６０は、例えばポリカーボネートなどの樹脂により構成される開口を有する箱体の形状をなしている。コイルケース２６０の矩形状の底板部２６１の各辺からは側板部２６２が、前記底板部２６１に対して垂直方向に延在するようにして設けられている。そして、コイルケース２６０の上方においては、側板部２６２に囲まれるような上方開口部２６３が構成されている。コイルケース２６０にパッケージされた受電アンテナ２０１はこの上方開口部２６３側で車両本体部に取り付けられる。コイルケース２６０を車両本体部に取り付けるためには、従来周知の任意の方法を用いることができる。なお、上方開口部２６３の周囲には、車両本体部への取り付け性を向上するために、フランジ部材などを設けるようにしても良い。
【００３７】
コイルケース２６０の側板部２６２には受電側ダクト３３０が接続されており、コイルケース２６０内の空間と受電側ダクト３３０の中の空間が連通されるようにされている。
【００３８】
本実施形態においては、受電を行うコイル体２７０と整流部２０２と充電制御部２０３などの回路とを接続する導電線路２７５、及び、コイル体２７０の状態情報を取得する光ファイバー２７６は、受電側ダクト３３０内に這い回せれるようにして配されている。
【００３９】
コイル体２７０は、ガラスエポキシ製の矩形平板状の基材２７１と、この基材２７１上に形成される渦巻き状の導電部２７２とから構成されている。渦巻き状をなす導電部２７２の内周側の第１端部２７３、及び外周側の第２端部２７４には導電線路２７５が電気接続される。これにより、受電アンテナ２０１によって受電した電力を整流部２０２へと導けるようになっている。このようなコイル体２７０はコイルケース２６０の矩形状の底板部２６１上に載置され、適当な固着手段によって底板部２６１上に固着される。また、導電線路２７５は受電側ダクト３３０内を這い回される。
【００４０】
コイル体２７０上における渦巻き状導電部２７２の特定箇所には、光ファイバー２７６の先端部２７７が向けられており、これにより光ファイバー２７６の先端部２７７からは、例えば、導電部２７２の温度情報などを含む光学情報を取得することができるようになっている。光ファイバー２７６は、受電側ダクト３３０内を這い回されて、受電側ダクト３３０と連通する受電側回路ケース３４０内の受電側処理回路３４５と接続されるようになっている。
【００４１】
この受電側処理回路３４５には、光／電気信号変換部２７８が含まれており、これに光ファイバー２７６からの光学情報が入力されて、光学情報から電気信号への変換が行われるようになっている。すなわち、光ファイバー２７６により取得された光学情報は、アンテナからの電磁波の影響が少ないところで電気信号に変換されることで、アンテナの状態を適正に検出することができるようになるのである。
【００４２】
磁性シールド体２８０は、中抜き部２８５を有する平板状の磁性部材である。この磁性シールド体２８０を構成するためには、比抵抗が大きく、透磁率が大きく、磁気ヒステリシスが小さいものが望ましく、例えばフェライトなどの磁性材料を用いることができる。磁性シールド体２８０は、コイルケース２６０に対して適当な手段により固着されることで、コイル体２７０の上方にある程度の空間を空けて配されるようになっている。このようなレイアウトにより、送電アンテナ１０５側で発生する磁力線は、磁性シールド体２８０を透過する率が高くなり、送電アンテナ１０５から受電アンテナ２０１への電力伝送において、車両本体部を構成する金属物による磁力線への影響が軽微となる。
【００４３】
また、コイルケース２６０の上方開口部２６３においては、前記上方開口部２６３を覆うような矩形平板状の金属体蓋部２９０が、シールド体２８０の上方に所定距離をおいて配されるようになっている。このような金属体蓋部２９０に用いる金属材料として任意のものを用いることとができるが、本実施形態においては、例えばアルミニウムを用いている。
【００４４】
以上のように、本発明の受電アンテナ２０１によれば、コイル体２７０の上方に磁性シールド体２８０が設けられているので、車両底面に受電アンテナ２０１を装着した場合でも、車両本体部を構成する金属物などの影響を抑制して、効率的に電力伝送を行うことが可能となる。
【００４５】
また、上記のような受電アンテナ２０１の構造は、電力伝送システム１００を構成する
送電側のアンテナにも適用されている。この場合、図４に示すように、送電アンテナ１０５は、受電アンテナ２０１と水平面に対して面対称（鏡像対称）となるような構造とされている。
【００４６】
送電アンテナ１０５においても、受電側同様に、コイル体１７０がコイルケース１６０に配され、これと所定距離離されて磁性シールド体１８０が設けられると共に、金属体蓋部１９０によってコイルケース１６０が封止されている。また、コイルケース１６０の側面には、コイルケース１６０内の空間と連通するダクトが接続されている。
【００４７】
そして、送電アンテナ１０５においても、コイル体１７０上における渦巻き状導電部２７２の特定箇所には、光ファイバー２７６の先端部２７７が向けられており、これにより光ファイバー２７６の先端部２７７からは、例えば、導電部２７２の温度情報などを含む光学情報を取得することができるようになっている。光ファイバー２７６は、送電側ダクト３１０内を這い回されて、送電側ダクト３１０と連通する送電側回路ケース３２０内の送電側処理回路３２５と接続されるようになっている。
【００４８】
この送電側処理回路３２５には、光／電気信号変換部２７８が含まれており、これに光ファイバー２７６からの光学情報が入力されて、光学情報から電気信号への変換が行われるようになっている。すなわち、光ファイバー２７６により取得された光学情報は、アンテナからの電磁波の影響が少ないところで電気信号に変換されることで、アンテナの状態を適正に検出することができるようになるのである。
【００４９】
以上のように構成される送電アンテナ１０５と受電アンテナ２０１において、アンテナの状態を検出し、この検出結果を電力伝送の制御に利用する方法について、具体的に説明する。図６は本発明の実施形態に係る電力伝送システム１００におけるアンテナの状態検出を模式的に説明する図である。
【００５０】
図６に示すように、送電アンテナ１０５におけるコイル体の光学情報を取得する光ファイバー２７６は、送電側処理回路３２５における光／電気信号変換部２７８に接続されている。光ファイバー２７６から光／電気信号変換部２７８に入力された光学情報は、光／電気信号変換部２７８により電気信号に変換され、変換された電気信号は、送電側の主制御部１１０に入力され、主制御部１１０で電力伝送制御を行う際の参照情報として利用される。
【００５１】
同様に、受電アンテナ２０１におけるコイル体の光学情報を取得する光ファイバー２７６は、受電側処理回路３４５における光／電気信号変換部２７８に接続されている。光ファイバー２７６から光／電気信号変換部２７８に入力された光学情報は、光／電気信号変換部２７８により電気信号に変換され、変換された電気信号は、受電側の主制御部２１０に入力され、主制御部２１０で電力伝送制御を行う際の参照情報として利用される。
【００５２】
なお、本実施形態においては、送電アンテナ１０５と受電アンテナ２０１のいずれにも、コイル体の光学情報を取得する光ファイバー２７６を配するようにしたが、いずれか一方のみに設けるようにしてもよい。また、送電アンテナ１０５と受電アンテナ２０１にいずれにも、コイル体の光学情報を取得する光ファイバー２７６は１本のみを配するようにしているが、1つのアンテナに配する光ファイバー２７６の数に制限はなく、多数の箇所
に係る光学情報を多数の光ファイバー２７６によって取得し、束ねて１つの光／電気信号変換部２７８に接続するようにしてもよい。
【００５３】
ところで、本実施形態に係る電力伝送システム１００においては、電磁波が強いエリアである送電アンテナ１０５と受電アンテナ２０１との間やこれらの近傍には、電磁波の影
響を受けることがない光ファイバー２７６が配されるのみであり、電磁波の影響を受ける金属部を有する光／電気信号変換部２７８は、当該エリアから離れた箇所に配されるようになっている。これにより、送電アンテナ１０５・受電アンテナ２０１の状態を検出することが可能となるので、送電アンテナ１０５・受電アンテナ２０１の状態を適正に検出することができるようになる。そして、適正な検出情報に基づいて、電力伝送の制御を行うことが可能となる。
【００５４】
なお、模式図には示されていないが、光ファイバー２７６が情報を取得する位置と、光／電気信号変換部２７８との間には、レイアウト的に磁性シールド体２８０が介在するようになっており、この結果もあり、光／電気信号変換部２７８が、電磁波の強度が所定値以下である位置に配されることとなる。すなわち、金属部が含まれる光／電気信号変換部２７８は、電磁波の強度が所定値以下である位置に配され、送電アンテナ１０５・受電アンテナ２０１の状態を適正に検出することができるようになる。
【００５５】
本実施形態に係る電力伝送システム１００で用いられている光／電気信号変換部２７８としては、例えば赤外線センサを用いることができる。このような光／電気信号変換部２７８を用いることで、送電アンテナ１０５・受電アンテナ２０１における光学情報に含まれる赤外線に基づいて、送電アンテナ１０５・受電アンテナ２０１の温度を検出することが可能となる。
【００５６】
例えば、光／電気信号変換部２７８として用いる赤外線センサは、より高い温度が入力されると、より高い電圧の電気信号を出力するように設定することができる。
【００５７】
次に、以上のように構成される本実施形態に係る電力伝送システム１００の制御例を説明する。まず、送電側システムの主制御部１１０で実行される制御について説明する。図７は本発明の実施形態に係る電力伝送システム１００の送電側システムの制御フローを示す図である。
【００５８】
図７において、ステップＳ１００で、フローが開始されると、続く、ステップＳ１０１では、高電圧発生部１０２、インバーター部１０３、整合器１０４を制御することで、車両側に対して送電を開始するようになっている。
【００５９】
ステップＳ１０２では、光／電気信号変換部２７８からの信号を受信し、ステップＳ１０３で、電気信号が所定値以上であるか否か、すなわち、送電アンテナ１０５のコイル体の温度が所定値以上であるか否かが判定される。
【００６０】
ステップＳ１０３における判定がＹＥＳである場合には、アンテナの温度が高すぎる状態を検出したこととなるので、ステップＳ１０６に進み、送電を停止する。一方、ステップＳ１０３における判定がＮＯである場合には、続いてステップＳ１０４に進む。
【００６１】
ステップＳ１０４では、受電側のシステムから停止要求信号を受信したか否かが判定される。この停止要求信号は、受電側システムにおける受電アンテナ２０１のコイル体の温度が所定値以上となった場合に送電側システムに発信される信号である。
【００６２】
ステップＳ１０４における判定がＹＥＳである場合には、受電側のアンテナの温度が高すぎる状態を通知されたこととなるので、ステップＳ１０６に進み、送電を停止する。一方、ステップＳ１０４における判定がＮＯである場合には、続いてステップＳ１０５に進む。
【００６３】
ステップＳ１０５では、規定の電力量が送電されたか否かが判定され、この判定がＮＯ
であればステップＳ１０１に戻りループし、判定がＹＥＳであれば、ステップＳ１０６に進み、送電を停止し、次のステップＳ１０７で制御を終了する。
【００６４】
次に、送電側システムの主制御部２１０で実行される制御について説明する。図８は本発明の実施形態に係る電力伝送システム１００の受電側システムの制御フローを示す図である。
【００６５】
図８において、ステップＳ２００で、フローが開始されると、ステップＳ２０１では、充電制御部２３０を駆動するなどして、受電制御を開始する。
【００６６】
ステップＳ２０２では、光／電気信号変換部２７８からの信号を受信し、ステップＳ２０３で、電気信号が所定値以上であるか否か、すなわち、受電アンテナ２０１のコイル体の温度が所定値以上であるか否かが判定される。
【００６７】
ステップＳ２０３における判定がＹＥＳである場合には、アンテナの温度が高すぎる状態を検出したこととなるので、送電側システムでの送電動作を停止させるか、或いは、送電側システムからの出力を抑制させるかを行う必要がある。本実施形態では、ステップＳ２０２における判定がＹＥＳである場合には、ステップＳ２０４に進み、送電側システムに対して、通信部２２０を介して、送電の停止要求信号を送信する。
【００６８】
一方、ステップＳ２０３における判定がＮＯである場合には、続いてステップＳ２０５に進む。
【００６９】
ステップＳ２０５では、受電が終了したか否かが判定され、この判定がＮＯであればステップＳ２０１に戻りループし、判定がＹＥＳであれば、ステップＳ２０６に進み、受電制御を停止し、次のステップＳ２０７で制御を終了する。
【００７０】
以上のように、本発明に係る電力伝送システム１００においては、光ファイバー２７６により、送電アンテナ１０５、受電アンテナ２０１に係る情報を光学的に取得し、さらに取得した光学情報をこれにより光／電気信号変換部２７８へと導くようになっており、本発明に係る電力伝送システム１００によれば、送電アンテナ１０５、受電アンテナ２０１間やこれらの近傍に、金属部が含まれるセンサ類を配置することなく、送電アンテナ１０５・受電アンテナ２０１の状態を検出することが可能となるので、送電アンテナ１０５・受電アンテナ２０１の状態を適正に検出することができるようになる。
【００７１】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。先の実施形態においては、光ファイバー２７６により取得される光学情報により、送電アンテナ１０５・受電アンテナ２０１のコイル体の温度情報を取得するようにしていたが、本実施形態においては、光ファイバー２７６により取得される光学情報により、送電アンテナ１０５上に異物が存在するか否かを検出するようにしている。
【００７２】
また、電力伝送中に送電アンテナ１０５・受電アンテナ２０１との間に、例えば、スチール缶などのような異物が存在すると、電力伝送実行中にスチール缶が発熱すると共に、電力の伝送効率が低下する、といった問題がある。そこで、本実施形態では、送電アンテナ１０５・受電アンテナ２０１との間に、上記のような異物が存在しないかを検出するようにしている。
【００７３】
図９は本発明の他の実施形態に係る電力伝送システム１００における各構成のレイアウトを示す図であり、また、図１０は本発明の他の実施形態に係る電力伝送システム１００におけるアンテナの状態検出を模式的に説明する図である。
【００７４】
本実施形態に係る電力伝送システム１００においては、送電側処理回路３２５に設けられたＬＥＤなどの発光部２７９による発光を、光ファイバー２７６で送電アンテナ１０５のコイルケース１６０上の一端部に導き、コイルケース１６０上の他端部に設けられた光／電気信号変換部２７８これを受光するように構成している。また、本実施形態においては、光／電気信号変換部２７８は、光／電気信号変換部２７８で取得された光学情報の透過率に基づいた変換を行うようになっている。すなわち、例えば光／電気信号変換部２７８は、光ファイバー２７６で導かれた光を受光すると所定の信号を出力し、逆に、これが遮光されると信号の出力を行わないように設定される。これにより、コイルケース１６０上に何れかの異物が存在すると、光／電気信号変換部２７８からの信号出力が途絶えて、異物の存在を検出することが可能となる。
【００７５】
なお、図１０の模式図には示されていないが、光ファイバー２７６が情報を取得する位置と、光／電気信号変換部２７８との間には、レイアウト的に磁性シールド体２８０が介在するようになっており、この結果もあり、光／電気信号変換部２７８が、電磁波の強度が所定値以下である位置に配されることとなる。すなわち、金属部が含まれる光／電気信号変換部２７８は、電磁波の強度が所定値以下である位置に配され、送電アンテナ１０５・受電アンテナ２０１の状態を適正に検出することができるようになる。
【００７６】
次に、以上のように構成される本実施形態に係る電力伝送システム１００の制御例を説明する。送電側システムの主制御部１１０で実行される制御について説明する。図１１は本発明の他の実施形態に係る電力伝送システムの送電側システムの制御フローを示す図である。
【００７７】
図１１において、ステップＳ３００で、フローが開始されると、続く、ステップＳ３０１では、高電圧発生部１０２、インバーター部１０３、整合器１０４を制御することで、車両側に対して送電を開始するようになっている。
【００７８】
ステップＳ３０２では、光／電気信号変換部２７８からの所定の電気信号が出力されているか否かが判定される。ステップＳ３０３における判定がＮＯである場合には、コイルケース１６０上の光路が遮断されて、光／電気信号変換部２７８からの出力がない場合であるので、コイルケース１６０上に異物があるものと判定し、ステップＳ３０４に進み、送電を停止する。
【００７９】
一方、ステップＳ３０２における判定がＹＥＳである場合には、続いてステップＳ３０３に進む。
【００８０】
ステップＳ３０３では、規定の電力量が送電されたか否かが判定され、この判定がＮＯであればステップＳ３０１に戻りループし、判定がＹＥＳであれば、ステップＳ３０４に進み、送電を停止し、次のステップＳ３０５で制御を終了する。
【００８１】
以上のような、本発明に係る実施形態によれば、送電アンテナ１０５、受電アンテナ２０１間やこれらの近傍に、金属部が含まれるセンサ類を配置することなく、送電アンテナ１０５・受電アンテナ２０１近傍の異物を検出することが可能となるので、送電アンテナ１０５・受電アンテナ２０１の状態を適正に制御することが可能となる。
【００８２】
続いて、本発明に係る他の実施形態について説明する。図９乃至図１１で説明した実施形態では、発光部２７９による発光を、光ファイバー２７６で送電アンテナ１０５のコイルケース１６０上の一端部に導き、コイルケース１６０上の他端部に設けられた光／電気信号変換部２７８これを受光するように構成している。
【００８３】
これに対して、本実施形態では、送電アンテナ１０５のコイルケース１６０上において、光ファイバー２７６からの発光を、複数の光学素子２９５で反射させつつ、他の光ファイバー２７６に入射させるようにしている。これにより、本実施形態では、先の実施形態と同様の効果に加えて、光ファイバー２７６間の光路が、コイルケース１６０上でより緻密となるので、より確度高く異物を検出可能である、という効果を享受することができる。
【００８４】
なお、図９乃至図１２で説明した実施形態では、光ファイバー２７６のペアを送電アンテナ１０５側にのみもうけるようにしているが、これを受電アンテナ２０１側にも設けるようにしてもよい。
【００８５】
また、図９乃至図１２で説明した実施形態では、光ファイバー２７６のペアを一組設けた例を挙げているが、より多くのペアの光ファイバー２７６を設けるようにしてもよい。
【００８６】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態も、第２の実施形態と同様に、光ファイバー２７６により取得される光学情報により、送電アンテナ１０５上に異物が存在するか否か、というアンテナに係る情報を検出するものである。このために、第２の実施形態では、受電側システムにおいて、ＬＥＤなどの発光部２７９と、この発光部２７９からの光を受光する受光部である光ファイバー２７６の双方を備える構成となっていた。
【００８７】
これに対して、本実施形態においては、受電側システムに発光部が、また送電側システムに受光部が設けられる構成となっている。図１３は本発明の他の実施形態に係る電力伝送システムにおけるアンテナの状態検出を模式的に説明する図である。
【００８８】
本実施形態に係る電力伝送システム１００においては、受電側処理回路３４５にはＬＥＤなどの発光部２７９が設けられており、発光部２７９からの光は光ファイバー２７６によって受電アンテナ２０１の底部に設けられた照射窓に導かれ、照射窓から下方に向け発光部２７９からの光が照射されるようになっている。
【００８９】
また、送電アンテナ１０５の上部には入射窓が設けられており、当該入射窓から入射した光は光ファイバー２７６によって、送電側処理回路３２５おける光／電気信号変換部２７８に導かれるようになっている。すなわち、発光部２７９から照射される光は、送電アンテナ１０５と受電アンテナ２０１との間で光路を形成するようになっている。なお、図１３に示す実施形態では、光路が２つ設けられている例を示しているが、設ける光路の数がこれに限定されるものではない。
【００９０】
本実施形態においても、送電側処理回路３２５おける光／電気信号変換部２７８は、光／電気信号変換部２７８で取得された光学情報の透過率に基づいた変換を行うようになっている。すなわち、例えば光／電気信号変換部２７８は、光ファイバー２７６で導かれた光を受光すると所定の信号を出力し、逆に、これが遮光されると信号の出力を行わないように設定される。これにより、コイルケース１６０上に何れかの異物が存在すると、光／電気信号変換部２７８からの信号出力が途絶えて、異物の存在を検出することが可能となる。
【００９１】
なお、本実施形態では、受電側システムに発光部が、また送電側システムに受光部が設けられる構成が採られ、これにより送電アンテナ１０５と受電アンテナ２０１との間の異物の存在を検出するようにしているが、発光部と受光部とを設けるシステムを互いに逆のものにすることも可能である。ただ、異物の存在により、送電を停止するシステムは送電
側であるので、送電側システムに受光部を設ける方がより好ましい。
【００９２】
上記のような構成であると、受電アンテナ２０１には照射窓を、また、送電アンテナ１０５には入射窓をそれぞれ設けるようにするだけであるので、送電アンテナ１０５や受電アンテナ２０１において、異物検出のための部材が、アンテナから突出するようなことがなく、アンテナ内に当該部材を収容可能となり、システムをコンパクトに構成することが可能となる。
【００９３】
次に、以上のように構成される本実施形態に係る電力伝送システム１００の制御例を説明する。まず、送電側システムの主制御部１１０で実行される制御について説明する。図１４は本発明の他の実施形態に係る電力伝送システムの送電側システムの制御フローを示す図である。
【００９４】
図１４において、ステップＳ４００で、フローが開始されると、続く、ステップＳ４０１では、高電圧発生部１０２、インバーター部１０３、整合器１０４を制御することで、車両側に対して送電を開始するようになっている。
【００９５】
ステップＳ４０２では、光／電気信号変換部２７８からの信号を受信し、ステップＳ４０３では、受電側からの光量が閾値より低く、電気信号が所定値以下であるか否か否かが判定される。
【００９６】
ステップＳ４０３における判定がＹＥＳである場合には、コイルケース１６０上の光路が遮断されて、光／電気信号変換部２７８からの出力がない場合であるので、コイルケース１６０上に異物があるものと判定し、ステップＳ４０５に進み、送電を停止する。
【００９７】
一方、ステップＳ４０３における判定がＹＥＳである場合には、続いてステップＳ４０４に進む。
【００９８】
ステップＳ４０４では、規定の電力量が送電されたか否かが判定され、この判定がＮＯであればステップＳ４０１に戻りループし、判定がＹＥＳであれば、ステップＳ４０５に進み、送電を停止し、次のステップＳ４０６で制御を終了する。
【００９９】
次に、送電側システムの主制御部２１０で実行される制御について説明する。図１５は本発明の他の実施形態に係る電力伝送システムにおける異物検出方法を説明する図である。
【０１００】
図１５において、ステップＳ５００で、フローが開始されると、ステップＳ５０１では、充電制御部２３０を駆動するなどして、受電制御を開始する。
【０１０１】
ステップＳ５０２では、発光部２７９による発光を開始し、送電側システムに対する照射を実行する。ここで、発光部２７９による発光は連続的な発光であっても良いし、断続的な発光であってもよい。
【０１０２】
ステップＳ５０３では、受電が終了したか否かが判定され、この判定がＮＯであればステップＳ５０３に戻りループし、判定がＹＥＳであれば、ステップＳ５０４に進み、発光部２７９による発光を停止し、さらにステップＳ５０５に進み、受電制御を停止し、次のステップＳ５０６で制御を終了する。
【０１０３】
また、以上のような、本発明に係る他の実施形態によれば、送電アンテナ１０５、受電アンテナ２０１間やこれらの近傍に、金属部が含まれるセンサ類を配置することなく、送
電アンテナ１０５・受電アンテナ２０１近傍の異物を検出することが可能となるので、送電アンテナ１０５・受電アンテナ２０１の状態を適正に制御することが可能となる。
【０１０４】
以上のように、本発明に係る電力伝送システム１００においては、光ファイバー２７６により、送電アンテナ１０５、受電アンテナ２０１に係る情報を光学的に取得し、さらに取得した光学情報をこれにより光／電気信号変換部２７８へと導くようになっており、本発明に係る電力伝送システム１００によれば、送電アンテナ１０５、受電アンテナ２０１間やこれらの近傍に、金属部が含まれるセンサ類を配置することなく、送電アンテナ１０５・受電アンテナ２０１の状態を検出することが可能となるので、送電アンテナ１０５・受電アンテナ２０１の状態を適正に検出することができるようになる。
【符号の説明】
【０１０５】
１００・・・電力伝送システム
１０１・・・ＡＣ／ＤＣ変換部
１０２・・・高電圧発生部
１０３・・・インバーター部
１０４・・・整合器
１０５・・・送電アンテナ
１１０・・・主制御部
１２０・・・通信部
１６０・・・コイルケース
１６５・・・通風口
１７０・・・コイル体
１８０・・・磁性シールド体
１９０・・・金属体蓋部
２０１・・・受電アンテナ
２０２・・・整流部
２０３・・・充電制御部
２０４・・・バッテリー
２１０・・・主制御部
２２０・・・通信部
２３０・・・インターフェイス部
２６０・・・コイルケース
２６１・・・底板部
２６２・・・側板部
２６３・・・（上方）開口部
２７０・・・コイル体
２７１・・・基材
２７２・・・導電部
２７３・・・第１端部
２７４・・・第２端部
２７５・・・導電線路
２７６・・・光ファイバー
２７７・・・先端部
２７８・・・光／電気信号変換部
２７９・・・発光部
２８０・・・磁性シールド体
２８５・・・中抜き部
２９０・・・金属体蓋部
２９５・・・光学素子
３１０・・・送電側ダクト
３２０・・・送電側回路ケース
３２５・・・送電側処理回路
３３０・・・受電側ダクト
３４０・・・受電側回路ケース
３４５・・・受電側処理回路
【図１】
2013126308.tif 000003
【図２】
2013126308.tif 000004
【図３】
2013126308.tif 000005
【図４】
2013126308.tif 000006
【図５】
2013126308.tif 000007
【図６】
2013126308.tif 000008
【図７】
2013126308.tif 000009
【図８】
2013126308.tif 000010
【図９】
2013126308.tif 000011
【図１０】
2013126308.tif 000012
【図１１】
2013126308.tif 000013
【図１２】
2013126308.tif 000014
【図１３】
2013126308.tif 000015
【図１４】
2013126308.tif 000016
【図１５】
2013126308.tif 000017