JP2013150430A - 非接触給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異物を検出し、異物の有無に応じて給電状態を制御することができる非接触給電装置を提供する。
【解決手段】非接触給電装置は、送電中に検出された伝送効率が基準値未満である場合には、送電を停止するように送電側制御装置４１によって送電制御回路４２が制御される。伝送効率は、相対的な位置によって異なるものであり、たとえばより車両側パッド３０と地上側パッド５０とが最も近接している位置（基準位置）にあるときが、最も伝送効率が良くなる。また両者が離れるにつれて、伝送効率が低下する。したがって実際の伝送効率が、相対的な位置における伝送効率の基準値未満の場合には、なんらかの原因、たとえば異物の侵入に起因していると判断することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部の電源から車両の電池に非接触で電力を給電する非接触給電装置に関する。

電気自動車およびハイブリッド車などの電動車両には、走行用の電力を外部電源から充電可能とする電池が装備されている。充電用の電力を給電する方法としては、給電側の電源口と車両の充電口とをケーブルで接続するプラグイン式の給電装置、およびケーブルを用いない非接触式の給電装置が知られている。

非接触式の給電装置では、電磁誘導を利用した方式がある。電磁誘導を利用した方式では、高周波磁界により金属性異物が発熱して高温となり、製品の安全性を確保できないという問題に対処するため、給電装置が高温になった場合に電力供給を自動的に停止するための装置が設けられている。また電力供給中に伝送効率を検出して、伝送効率に基づいて、電力供給中に物や人などの異物が近づいたことを検出している（たとえば特許文献１参照）。

また非接触給電を、自動車の駐車中の充電に用いた場合、駐車位置にばらつきがあるので、送電部と受電部との位置ずれが毎回異なることになる。そこで特許文献２に記載の従来技術では、送受電間の伝送効率を用いて、伝送効率が向上するように相対位置を調整する技術が開示されている。

特開２０１０−１１９２４６号公報 特開２００６−３４５５８８号公報

前述の特許文献１に記載の従来技術では、異物による効率悪化なのか、位置ずれによる効率悪化なのかが判断することができない。したがって位置ずれによる効率悪化を、異物による効率悪化と誤判定して、給電を停止してしまう場合があるという問題がある。

このような問題に対して、微少電力で周波数を変化させながら送電して、効率の周波数特性を検出し、検出結果に応じて異物による効率悪化か、コイルの位置ずれによる効率悪化かを判断し、コイルの位置調整部を用いてコイル位置を調整する技術が考えられる。また特許文献２に記載の従来技術では、給電コイルの効率最大になるように一次コイルを移動させ、位置ずれによる効率悪化を最小にする手段が示されている。しかし、これらの手段は、給電電力の周波数を変化させる回路や、コイルを物理的に移動する機構が必要である。したがって製造コストが高くなるだけでなく、給電中にコイル間に異物が侵入してきた場合には、異物の有無を検出することができないという問題があった。

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、異物を検出し、異物の有無に応じて給電状態を制御することができる非接触給電装置を提供することを目的とする。

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、送電部（５０）から受電部（３０）へ非接触で送電を行う非接触給電装置（１０）であって、
送電部から受電部に送電される電力の伝送効率を検出する効率検出手段（４１）と、
送電部と受電部との相対的な位置を検出する位置検出手段（４６）と、
位置検出手段によって検出された相対的な位置を用いて、相対的な位置における伝送効率の基準値を算出する基準値算出手段（４１）と、
送電部から受電部への送電を制御する制御手段（４１）と、を含み、
制御手段は、送電中に効率検出手段によって検出された伝送効率が、基準値算出手段によって求められた基準値未満である場合には、送電を停止するように送電部を制御することを特徴とする非接触給電装置である。

請求項１に記載の発明に従えば、効率検出手段によって検出された伝送効率が、基準値算出手段によって求められた基準値未満である場合には、送電を停止するように制御手段によって送電部が制御される。伝送効率は、相対的な位置によって異なるものであり、たとえばより送電部と受電部とが最も近接している位置（基準位置）にあるときが、最も伝送効率が良くなる。また両者が離れるにつれて、伝送効率が低下する。したがって実際の伝送効率が、相対的な位置における伝送効率の基準値未満の場合には、なんらかの原因、たとえば異物の侵入に起因していると判断することができる。したがって前述のように制御手段が、基準値未満の場合に、送電を停止することによって、異物の有無に応じて給電状態を制御することができる。

また請求項２に記載の発明では、送電部から受電部への送電に必要な電力量を算出する電力量算出手段（４１）をさらに含み、
基準値算出手段は、相対的な位置および算出された電力量を用いて、相対的な位置における伝送効率の基準値を算出することを特徴とする。

請求項２に記載の発明に従えば、送電部から受電部への送電に必要な電力量を算出する電力量算出手段をさらに含む。必要な電力量に応じて配線の抵抗損失等が異なるので、これらの影響を考慮するためである。基準値算出手段は、相対的な位置および算出された電力量を用いて、相対的な位置における伝送効率の基準値を算出する。したがって、制御手段による送電停止の制御を、必要な電力量の影響を考慮して、より確実に実施することができる。

さらに請求項３に記載の発明では、位置検出手段の使用可否を判断する判断手段（４１）をさらに含むことを特徴とする。

請求項３に記載の発明に従えば、位置検出手段の使用可否を判断する判断手段をさらに含むので、位置検出手段の使用可否に応じて制御手段は制御を変更することができる。たとえば制御手段は、位置検出手段が搭載されていない場合や、位置検出手段が何らかの不具合などで使用できない場合には、最も厳しい基準値を用いて制御することができる。

さらに請求項４に記載の発明では、制御手段は、判断手段によって位置検出手段が使用不可と判断された場合には、送電を停止するように送電部を制御することを特徴とする。

請求項４に記載の発明に従えば、判断手段によって位置検出手段が使用不可と判断された場合には、送電を停止するように制御手段によって送電部が制御される。したがって位置検出手段が使用不可の場合、たとえば位置を検出できない場合には送電が停止される。これによって確実に送電できる場合にだけ、送電することができる。

さらに請求項５に記載の発明では、制御手段は、判断手段によって位置検出手段が使用不可と判断された場合であって、送電可能なときには、最も高い基準値を用いて送電を制御することを特徴とする。

請求項５に記載の発明に従えば、判断手段によって位置検出手段が使用不可と判断された場合であって、送電可能なときには、最も高い基準値を用いて送電するように制御される。最も高い基準値は、伝送効率が最も高い位置での基準値である。このような厳しい条件を用いることによって、位置検出手段が使用不可であっても、異物をあった場合には、送電を確実に停止することができる。

さらに請求項６に記載の発明では、判断手段の判断結果を報知する判断報知手段（４５）をさらに含むことを特徴とする。

請求項６に記載の発明に従えば、判断手段の判断結果を報知する判断報知手段をさらに含む。これによってユーザは、判断結果を認識し、異物の有無などを認識することができる。

さらに請求項７に記載の発明では、送電を停止した場合に、送電停止を報知する送電報知手段（４５）をさらに含むことを特徴とする。

請求項７に記載の発明に従えば、送電を停止した場合に、送電停止を報知する送電報知手段をさらに含む。これによってユーザは、送電がなんらかの原因で停止したことを認識することができる。

さらに請求項８に記載の発明では、相対的な位置には、送電部に対する受電部の回転角が含まれ、
位置検出手段は、回転角をさらに検出することを特徴とする。

請求項８に記載の発明に従えば、位置検出手段は、回転角をさらに検出する。回転角の大小によっても、伝送効率は変化する。このような回転角を用いることによって、より正確な基準値を算出することができる。

さらに請求項９に記載の発明では、相対的な位置には、送電部に対する受電部の傾き角が含まれ、
位置検出手段は、傾き角をさらに検出することを特徴とする。

請求項９に記載の発明に従えば、位置検出手段は、傾き角をさらに検出する。傾き角の大小によっても、伝送効率は変化する。このような傾き角を用いることによって、より正確な基準値を算出することができる。

さらに請求項１０に記載の発明では、位置検出手段は、所定位置から発信された超音波が所定位置で受信されるまでの到達時間を用いて、相対的な位置を検出することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明に従えば、位置検出手段は、所定位置から発信された超音波が所定位置で受信されるまでの到達時間を用いて、相対的な位置を検出する。したがって正確に相対的な位置を検出することができる。

さらに請求項１１に記載の発明では、位置検出手段は、所定の位置に付与されたマーク（３３）を撮像し、撮像したマークの位置を用いて、相対的な位置を検出することを特徴とする。

請求項１１に記載の発明に従えば、位置検出手段は、所定の位置に付与されたマークを撮像し、撮像したマークの位置を用いて、相対的な位置を検出する。したがって正確に相対的な位置を検出することができる。

さらに請求項１２に記載の発明では、位置検出手段は、所定の位置に付与された反射部に赤外線を照射し、反射部からの反射波を検出して、相対的な位置を検出することを特徴とする。

請求項１２に記載の発明に従えば、位置検出手段は、所定の位置に付与された反射部に赤外線を照射し、反射部からの反射波を検出して、相対的な位置を検出する。したがって正確に相対的な位置を検出することができる。

なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態の非接触給電システム１０を示すブロック図である。 送電側制御装置４１の充電処理を示すフローチャートである。 地上側パッド５０を示す平面図である。 車両側パッド３０を示す平面図である。 基準効率マップを示すグラフである。 電流補正係数マップを示すグラフである。 車両側パッド３０Ａを示す平面図である。 回転角αが０度の場合の基準効率マップを示すグラフである。 回転角αが５度の場合の基準効率マップを示すグラフである。 車両側パッド３０Ｂを示す平面図である。 角度α＝β＝γが０度の場合の基準効率マップを示すグラフである。 他の例の基準効率マップを示すグラフである。 地上側パッド５０Ｃを示す平面図である。 車両側パッド３０Ｃを示す平面図である。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図６を用いて説明する。図１は、第１実施形態の非接触給電システム１０の電気的構成を示すブロック図である。非接触給電システム１０は、たとえば電気自動車、およびプラグインハイブリッド自動車などのメインバッテリに充電する場合に適用することができる。非接触給電システム１０は、２次電池であるメインバッテリ１１と車両１２の外部に設置される外部電源（図示せず）との間で、非接触で電磁誘導方式によって電力を伝送するシステムである。電磁誘導方式は、送電側と受電側との間で発生する誘導磁束を利用して電力を送る方式のことである。非接触給電システム１０は、車両１２に搭載される受電装置２０および車両側パッド３０、ならびに車両１２の外部に設置される送電装置４０および地上側パッド５０を含んで構成される。また地上側パッド５０および車両側パッド３０を総称して、非接触給電装置という。

先ず、送電装置４０に関して説明する。送電装置４０は、たとえば、家庭、集合住宅、コインパーキングなどの駐車設備、商業施設、および公共施設などに設けられる。送電装置４０は、車両１２にとって外部となる外部電源（図示せず）、および地上側パッド５０に接続される。外部電源は、たとえば系統電源である。送電装置４０は、車両１２の車両側パッド３０に給電する際に動作する。したがって送電装置４０は、外部電源からの電力を車両１２に送電する。送電装置４０は、送電側制御装置４１、送電制御回路４２、送電回路４３、送電側無線通信回路４４、報知部４５および位置検出部４６を含んで構成される。送電装置４０は、送電側制御装置４１によって制御される。

送電側無線通信回路４４は、受電装置２０と無線通信し、送電装置４０の各種情報と受電装置２０の各種情報を送受信する。送電側無線通信回路４４は、受信した情報を送電側制御装置４１に与える。また送電側無線通信回路４４は、送電側制御装置４１からの情報を受電装置２０に送信する。

報知部４５は、報知手段であって、送電装置４０および受電装置２０の状況をユーザに報知する。報知部４５は、送電側制御装置４１から与えられる情報、たとえば充電完了時間および充電量などを報知する。

位置検出部４６は、位置検出手段であって、地上側パッド５０と車両側パッド３０との相対的な位置を検出する。位置検出部４６は、検出した相対位置を送電側制御装置４１に与える。

送電制御回路４２は、送電回路４３を制御し、送電の開始および停止などを制御する。送電制御回路４２は、送電側制御装置４１によって制御される。送電回路４３は、図示は省略するが、高周波変換回路および共振回路を含んで構成される。

高周波変換回路は、外部電源から供給された電力を高周波の電力に変換し、共振回路に与える。共振回路は、効率よく電力伝送するため、高周波変換回路から与えられた電力の電圧と電流との位相を一致するように変換し、地上側パッド５０に与える。

送電側制御装置４１は、送電側無線通信回路４４からの情報、位置検出部４６からの情報、および地上側パッド５０に送電される電圧および電流に基づいて、送電制御回路４２を制御する。

次に、地上側パッド５０に関して説明する。地上側パッド５０は、非接触で電力を送電する送電コイル（１次側コイル）を内部に有し、地上に露出するように設けられる。地上側パッド５０の外郭は、送電コイル（図示せず）を覆い一部が地上に露出する。

送電コイルは、地上側パッド５０に内蔵される。送電コイルは、地上側パッド５０とともに駐車設備に画成された駐車スペース内に各々設置または埋設され、所定の通電によって電磁界を発生するように構成されている。送電コイルは、車両１２側に設けられた受電コイルとの間で非接触による電力の受け渡しを行う。送電コイルは、送電回路４３に接続され、送電回路４３から与えられる高周波電力を電磁誘導により受電コイルが搭載される車両１２へ電力を送電する。

次に、車両側パッド３０に関して説明する。車両側パッド３０は、非接触で電力を受電する受電コイル（２次側コイル）を内部に有し、車外に露出するように車両１２に設けられる。

受電コイル（図示せず）は、車両側パッド３０に内蔵される。受電コイルは、送電コイルとの間で非接触による電力の受け渡しを行う。受電コイルは、送電コイルが発生した電磁界の影響により、受電コイルにも電磁界が発生し、受電コイルに電流が流れ、電圧が発生する。受電コイルは、受電回路２３に接続され、発生した高周波電力を受電回路２３に与える。

先ず、受電装置２０に関して説明する。受電装置２０は、車両側パッド３０に接続される。受電装置２０は、外部電源を用いてメインバッテリ１１を充電する際に動作する。受電装置２０は、受電側制御装置２１、受電制御回路２２、受電回路２３、受電側無線通信回路２４およびメインバッテリ１１を含んで構成される。受電装置２０は、受電側制御装置２１によって制御される。

受電側無線通信回路２４は、送電装置４０と無線通信し、受電装置２０の各種情報と送電装置４０の各種情報を送受信する。受電側無線通信回路２４は、受信した情報を受電側制御装置２１に与える。また受電側無線通信回路２４は、受電側制御装置２１からの情報を受電装置２０に送信する。

受電制御回路２２は、受電回路２３を制御し、受電の開始および停止などを制御する。受電回路２３は、車両側パッド３０に内蔵される受電コイルから給電された電力を直流電圧として出力し、メインバッテリ１１を充電する。受電回路２３は、受電制御回路２２によって制御される。受電回路２３は、図示は省略するが、共振回路、整流回路および昇圧回路を含んで構成される。

共振回路は、効率よく電力伝送するため、受電コイルから供給された電力の電圧と電流との位相を一致するように変換し整流回路に与える。整流回路は、ダイオードおよびコンデンサから構成されている。整流回路は、ダイオードにより、共振回路から供給された高周波電力を整流し、コンデンサで平滑化した後、昇圧回路に供給する。昇圧回路は、整流回路からの電力の電圧をメインバッテリ１１の電圧以上に昇圧し、メインバッテリ１１に電流を供給する。

メインバッテリ１１には、電池ＥＣＵ２５が搭載される。電池ＥＣＵ２５は、メインバッテリ１１の充電量、温度などを監視し、メインバッテリ１１の情報を受電側制御装置２１に与える。

受電側制御装置２１は、受電側無線通信回路２４からの情報、電池ＥＣＵ２５からの情報、およびメインバッテリ１１に送電される電圧および電流に基づいて、受電制御回路２２を制御する。

充電の開始は、充電開始ボタン２６によって行われる。ユーザが充電開始ボタン２６を操作すると、受電側制御装置２１が動作し、送電装置４０と通信し、各種情報に基づいて、充電の開始が可能であれば、充電を開始する。

次に、送電側制御装置４１の具体的な制御に関して説明する。図２は、送電側制御装置４１の充電処理を示すフローチャートである。充電処理は、送電装置４０の電源投入状態において実行される処理である。

ステップＳ１では、充電開始ボタン２６が操作されて、充電開始要求（充電開始ＯＮ）がなされたか否かを判断し、充電開始ＯＮがされた場合には、ステップＳ２に移り、充電開始ＯＮがなされるまでステップＳ１の処理を繰返す。

ステップＳ２では、位置検出部４６の有無を確認し、ステップＳ３に移る。位置検出部４６がない場合とは、受電装置２０（車両１２）に車両側パッド３０の位置を検出可能な構成が搭載されていない場合や何らかの不具合で機能していないである。位置検出部４６がない場合には、位置検出部４６が検出した位置情報を用いることができない。したがって位置検出部４６の有無によって処理が異なるので、ステップＳ２で確認する。

ステップＳ３では、ステップＳ２の結果に基づき、位置検出部４６があるか否かを判断し、位置検出部４６がある場合には、ステップＳ４に移り、位置検出部４６がない場合には、ステップＳ１３に移る。

ステップＳ４では、位置検出部４６からの位置情報を取得し、ステップＳ５に移る。ステップＳ５では、位置検出ができたか否かを判断し、位置検出ができた場合には、ステップＳ６に移り、位置検出ができない場合（位置情報を取得できない場合）には、ステップＳ１４に移る。

ステップＳ６では、相対位置が所定範囲（所定距離内）であるか否かを判断し、相対位置が所定範囲内である場合には、ステップＳ７に移り、相対位置が所定範囲内でない場合には、ステップＳ１４に移る。

ステップＳ７では、充電要求電流（以下、「要求電流」ということがある）を算出し、ステップＳ８に移る。要求電流は、充電を効率良く行える電流であって、電池ＥＣＵ２５が検出したＳＯＣ（State of Charge）を用いて算出される。

ステップＳ８では、基準効率を算出し、ステップＳ９に移る。基準効率は、相対的な位置（相対位置）を用いて算出され、相対位置における伝送効率の基準値である。基準効率は、相対位置が近いほど伝送効率が高いという相対位置と伝送効率との相関関係に基づいて求められる。

ステップＳ１３では、位置検出部４６がないので、位置検出部４６がない場合の基準効率を算出し、ステップＳ９に移る。位置検出部４６がないと相対位置が判らないので、最も厳しい条件（最も伝送効率が高い位置）における、基準効率を算出する。

ステップＳ９では、送電を開始するように送電制御回路４２を制御し、ステップＳ１０に移る。ステップＳ１０では、送電中の充電電流を制御し、ステップＳ１１に移る。充電電流の制御は、ステップＳ７で算出した要求電流となるように、受電装置２０に指示する。これによって受電装置２０は、受電制御回路２２を制御し、充電電流が要求電流になるように制御する。

ステップＳ１１では、現在の伝送効率を算出し、ステップＳ１２に移る。伝送効率は、送電回路４３の出力（実効値）を、受電回路２３の出力で除して算出される。ステップＳ１２では、伝送効率が基準効率以上であるか否かを判断し、伝送効率が基準効率以上である場合には、ステップＳ３に移り、伝送効率が基準効率以上でない場合には、ステップＳ１４に移る。したがって伝送効率が基準効率以上の場合には、地上側パッド５０と車両側パッド３０との間に異物などがなく、順調に送電できていると判断されて、ステップＳ３からの処理が再び繰返される。

ステップＳ１４では、伝送効率が基準効率以上でないので、異物が侵入した可能性があるので、警報を出力するように報知部４５を制御するとともに送電を中止し、ステップＳ１に戻る。異物によって伝送効率に損失、たとえば金属異物内の渦電流による損失する場合があるからである。またステップＳ１４では、ステップＳ５にて位置検出部４６があるのに、位置検出ができない場合には、何らかの異常があると判断し、同様に警報を出力し、ステップＳ１に戻る。またステップＳ１４では、ステップＳ６にて相対位置が所定範囲外の場合には、位置ずれによって送電が困難であると判断し、同様に警報を出力し、ステップＳ１に戻る。

このように送電側制御装置４１は、地上側パッド５０と車両側パッド３０との相対的な位置関係に基づいて、伝送効率の基準値を算出して、伝送効率が規定値未満の時は、送電を一時停止する。これによって地上側パッド５０および車両側パッド３０の位置ずれが生じていても、給電中にリアルタイムに異物を検出することができる。

次に、位置検出部４６の構成に関して説明する。図３は、地上側パッド５０を示す平面図である。図４は、車両側パッド３０を示す平面図である。位置検出部４６の位置検出方法は、所定位置から発信された超音波が所定位置で受信されるまでの到達時間を用いて、相対的な位置を検出する。具体的には、車両側パッド３０の表面のうち、地上側パッド５０側に位置する表面の中央には、超音波発振器３１が設けられている。また地上側パッド５０の表面のうち、車両側パッド３０側に位置する表面には、超音波受信器５１が複数、本実施形態では３個設けられている。３個の超音波受信器５１は、互いに離れて配置される。本実施形態では、３個の超音波受信器５１は、地上側パッド５０の表面の中央を中心とし、長辺側の二つの角付近を結ぶ線を底辺をする、二等辺三角形の頂点にそれぞれ配置されている。

位置の検出方法は、車両側パッド３０の１個の超音波発振器３１から発信した超音波を、３個の超音波受信器５１で受信し、それぞれの超音波受信器５１までの音波の到達時間の違いを利用して、３点測量の原理で超音波発振器３１の位置を特定する。したがって正確に相対的な位置を検出することができる。超音波発振器３１の位置として、車両進行方向Ｘ、車両幅方向Ｙおよび車両高さ方向Ｚが検出される。また車両側パッド３０と地上側パッド５０とが正対して、車両高さ方向Ｚに見て、中心が完全に重なった状態を原点として変位を算出する。

次に、基準効率の算出方法に関して説明する。図５は、基準効率マップを示すグラフである。図６は、電流補正係数マップを示すグラフである。これらのマップは、事前に計測されており、送電側制御装置４１または受電側制御装置２１のメモリに記憶されている。基準効率は、次式（１）によって算出される。

基準効率＝基準効率（補正前）×電流補正係数 …（１）
ここで補正前の基準効率は、前述のＸ，Ｙ，Ｚの変位（位置ずれ）から図５に示すマップを用いて求められる。図５に示すマップは、Ｚは一定であるとした場合の、Ｙ変位と基準効率（補正前）との関係を示している。Ｙ変位が大きくなるにつれて、基準効率は小さくなるとともに、Ｘ変位が大きくなるにつれても、基準効率は小さくなる。送電側制御装置４１は、基準効率マップから基準効率（補正前）が決定する。

これによって車両側パッド３０と地上側パッド５０との位置ずれによる効率変化を考慮することができる。したがって、パッド３０，５０の位置ずれが生じても、より正確に異物の検出が可能になり、送電を停止できる。

また電流補正係数は、図６の電流補正係数マップを用いて求められる。電流補正係数は、要求電流が小さい場合および大きい場合に、１よりも小さくなる。これは配線などの損失特性が影響している。要求電流は前述の充電処理によって算出されているので、送電側制御装置４１は、電流補正係数マップから電流補正係数が決定する。

これによって送電回路４３／受電回路２３の損失、配線の抵抗損失の電流変化に対する影響を考慮することができる。したがって、より正確な異物の検出が可能になり、送電を停止できる。

以上説明したように本実施形態の非接触給電システム１０は、送電中に、効率検出手段として機能する送電側制御装置４１によって検出された伝送効率が、基準値算出手段として機能する送電側制御装置４１によって求められた基準値未満である場合には、送電を停止するように制御手段として機能する送電側制御装置４１によって送電部として機能する送電制御回路４２が制御される。伝送効率は、相対的な位置によって異なるものであり、たとえばより車両側パッド３０と地上側パッド５０とが最も近接している位置（基準位置）にあるときが、最も伝送効率が良くなる。また両者が離れるにつれて、伝送効率が低下する。したがって実際の伝送効率が、相対的な位置における伝送効率の基準値未満の場合には、なんらかの原因、たとえば異物の侵入に起因していると判断することができる。したがって前述のように送電側制御装置４１が、基準値未満の場合に、送電を停止することによって、異物の有無に応じて給電状態を制御することができる。

また本実施形態では、送電側制御装置４１は、送電部である地上側パッド５０から受電部である車両側パッド３０への送電に必要な電力量を算出する電力量算出手段としても機能する。必要な電力量に応じて配線の抵抗損失等が異なるので、これらの影響を考慮するためである（図６参照）。送電側制御装置４１は、相対的な位置および算出された電力量を用いて、相対的な位置における伝送効率の基準値を算出する。したがって、送電側制御装置４１による送電停止の制御を、必要な電力量の影響を考慮して、より確実に実施することができる。

さらに本実施形態では、送電側制御装置４１は、位置検出手段である位置検出部４６の使用可否を判断する判断手段の機能も有する。位置検出部４６の使用可否に応じて送電側制御装置４１は制御を変更することができる。たとえば送電側制御装置４１は、位置検出部４６が搭載されていない場合や、何らかの不具合などで使用できない場合には、最も厳しい基準値を用いて制御することができる。

また本実施形態では、位置検出部４６が使用不可と判断された場合には、送電を停止するように制御される（ステップＳ５参照）。したがって位置検出部４６が使用不可の場合、たとえば位置を検出できない場合には送電が停止される。これによって確実に送電できる場合にだけ、送電することができる。

さらに本実施形態では、位置検出部４６が使用不可と判断された場合であって、送電可能なときには、最も高い基準値を用いて送電するように制御される（ステップＳ１３参照）。最も高い基準値は、最も伝送効率が高くなる位置での基準値である。このような厳しい条件を用いることによって、位置検出部４６が使用不可であっても、異物があった場合には、送電を確実に停止することができる。

また本実施形態では、報知部４５は、送電側制御装置４１の判断結果を報知する判断報知手段としての機能を有する。これによってユーザは、判断結果を認識し、異物の有無などを認識することができる（ステップＳ１４参照）。

さらに本実施形態では、報知部４５は、送電を停止した場合に、送電停止を報知する送電報知手段としての機能を有する。これによってユーザは、送電がなんらかの原因で停止したことを認識することができる（ステップＳ１４参照）。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に関して、図７〜図９を用いて説明する。図７は、車両側パッド３０Ａを示す平面図である。本実施形態では、位置検出部４６の構成のうち、車両側パッド３０Ａに２つの超音波発振器３１Ａが設けられる点に特徴を有する。車両側パッド３０Ａの表面のうち地上側パッド５０側に位置する表面には、車両幅方向Ｙに並んで、間隔をあけて２つの超音波発振器３１Ａが設けられている。

位置の検出方法は、車両側パッド３０Ａの２個の超音波発振器３１Ａから交互に発信した超音波を、３個の超音波受信器５１で受信し、それぞれの超音波受信器５１までの音波の到達時間の違いを利用して、３点測量の原理で２つの超音波発振器３１Ａの位置を特定する。これによってパッドの車両高さ方向Ｚ周りの回転角αも検出することができる。このように本実施形態の位置検出部４６は、回転角を検出する回転角検出部をさらに含む。

次に、基準効率の算出方法に関して説明する。図８は、回転角αが０度の場合の基準効率マップを示すグラフである。図９は、回転角αが５度の場合の基準効率マップを示すグラフである。

補正前の基準効率は、前述のＸ，Ｙ，Ｚの変位（位置ずれ）および回転角αから図８および図９に示すマップを用いて求められる。図８に示すマップは、回転角αが５度であり、Ｚは一定であるとした場合の、Ｙ変位と基準効率（補正前）との関係を示している。図９に示すマップは、回転角αが５度であり、Ｚは一定であるとした場合の、Ｙ変位と基準効率（補正前）との関係を示している。回転角αが異なると、基準効率（補正前）が異なる。これによって車両１２が駐車位置に対して曲がって停止した場合でも、正確に基準効率を補正することができる。したがってより正確に異物を検知することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に関して、図１０〜図１２を用いて説明する。図１０は、車両側パッド３０Ｂを示す平面図である。本実施形態では、位置検出部４６の構成のうち、車両側パッド３０Ｂに３つの超音波発振器３１Ｂが設けられる点に特徴を有する。車両側パッド３０Ｂの表面のうち地上側パッド５０側に位置する表面には、車両幅方向Ｙに並んで、間隔をあけて２つの超音波発振器３１Ｂが設けられている。また３つ目の超音波発振器３１Ｂは、車両側パッド３０Ｂの表面の中央から、車両後退方向側にずれた位置に設けられている。

位置の検出方法は、車両側パッド３０Ｂの３個の超音波発振器３１Ｂから交互に発信した超音波を、３個の超音波受信器５１で受信し、それぞれの超音波受信器５１までの音波の到達時間の違いを利用して、３点測量の原理で３つの超音波発振器３１Ｂの位置を特定する。これによってパッドの三次元の回転方向を検出することができる。具体的には、車両幅方向Ｙ周りのピッチ角βおよび車両進行方向Ｘ周りのロール角γをさらに検出することができる。したがって位置検出部４６は、傾き角（ピッチ角βおよびロール角γ）を検出する傾き角検出部をさらに含む。

次に、基準効率の算出方法に関して説明する。図１１は、角度α＝β＝γが０度の場合の基準効率マップを示すグラフである。図１２は、回転角αが１０度、ピッチ角βが２度、ロール角γが０度の場合の基準効率マップを示すグラフである。

補正前の基準効率は、前述のＸ，Ｙ，Ｚの変位（位置ずれ）および角度α，β，γから図１１および図１２に示すマップを用いて求められる。図１１に示すマップは、角度α＝β＝γが０度であり、Ｚは一定であるとした場合の、Ｙ変位と基準効率（補正前）との関係を示している。図１２に示すマップは、回転角αが１０度、ピッチ角βが２度、ロール角γが０度であり、Ｚは一定であるとした場合の、Ｙ変位と基準効率（補正前）との関係を示している。角度α，β，γが異なると、基準効率（補正前）が異なる。これによって車両１２が駐車位置に対して曲がって停止した場合でも、荷物の積載などにより車両１２が地面に対して傾いた場合でも、正確に基準効率を補正することができる。したがってより正確に異物を検知することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に関して、図１３および図１４を用いて説明する。図１３は、地上側パッド５０Ｃを示す平面図である。図１４は、車両側パッド３０Ｃを示す平面図である。本実施形態では、位置検出部４６は、超音波発振器３１Ｂを用いず、カメラ３２を用いる点に特徴を有する。

地上側パッド５０Ｃの表面のうち車両側パッド３０Ｃ側に位置する表面には、車両幅方向Ｙに並んで、間隔をあけて２つのカメラ３２（撮像手段）が設けられている。

車両側パッド３０Ｃの表面のうち地上側パッド５０Ｃ側に位置する表面には、３つのマーカ３３が設けられている。２つのマーカ３３は、車両幅方向Ｙに並んで、間隔をあけて設けられている。また３つ目のマーカ３３は、車両側パッド３０Ｃの表面の中央から、車両後退方向側にずれた位置に設けられている。

位置検出部４６の位置検出の方法は、３つのマーカ３３を２つのカメラ３２で撮像し、撮像した画像データから、３つのマーカ３３を画像認識で特定し、それぞれのマーカ３３の３次元位置を２つのカメラ３２の視差を用いた方法で算出する。これによって３つのマーカ３３の位置が特定できれば、前述の第３実施形態と同様に、車両側パッド３０Ｃの３次元の回転方向を検出することができる。

このように地上側パッド５０Ｃにコストの高いカメラ３２を置くことで、送電側と受電側が一対多となった場合に、受電側が増えてもカメラ３２を増やす必要がないので、コストを低減できる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

前述の第１実施形態では、制御手段は、送電側制御装置４１であったが、送電側制御装置４１に限るものではなく、非接触給電システム１０内のいずれかの制御手段が図２に示す充電処理を実施すればよく、たとえば受電側制御装置２１で充電処理を行ってもよい。また送電側制御装置４１および受電側制御装置２１は、相互に通信しながら制御を実施するので、それぞれ役割を定めて２つの制御装置で共同して充電処理を実施してもよい。

前述の第１実施形態では、位置検出部４６は、超音波を用いた構成であるが、超音波に限るものではなく、光および電波を用いて同様に受信器および発振器を用いて位置を検出するように構成してもよい。たとえば赤外線発振器兼受信器と、所定位置に付与されたマーク（目印）として赤外線反射マーカ（反射部）を用い、赤外線を反射マーカに照射し、反射した反射波が再び受信器に受信するまでの到達時間を用いても、同様に位置を検出することができる。

前述の第１実施形態では、非接触給電装置は、車両に充電する際に用いられるが、車両に限るものではなく、船舶や航空機などの他の移動体に使用してもよい。給電された電力は、充電への使用に限るものではなく、給電された電力を逐次、負荷で消費する装置に給電してもよい。

１０…非接触給電システム（非接触給電装置）
３０…車両側パッド（受電部）
３１…超音波発振器
３２…カメラ
３３…マーカ（マーク）
４１…送電側制御装置（効率検出手段，基準値算出手段，制御手段，電力量算出手段，判断手段）
４５…報知部（判断報知手段，送電報知手段）
４６…位置検出部（位置検出手段）
５０…地上側パッド（送電部）
５１…超音波受信器

Claims (12)

1. 送電部（５０）から受電部（３０）へ非接触で送電を行う非接触給電装置（１０）であって、
   前記送電部から前記受電部に送電される電力の伝送効率を検出する効率検出手段（４１）と、
   前記送電部と前記受電部との相対的な位置を検出する位置検出手段（４６）と、
   前記位置検出手段によって検出された前記相対的な位置を用いて、前記相対的な位置における前記伝送効率の基準値を算出する基準値算出手段（４１）と、
   前記送電部から前記受電部への送電を制御する制御手段（４１）と、を含み、
   前記制御手段は、送電中に前記効率検出手段によって検出された伝送効率が、前記基準値算出手段によって求められた前記基準値未満である場合には、前記送電を停止するように前記送電部を制御することを特徴とする非接触給電装置。
2. 前記送電部から前記受電部への送電に必要な電力量を算出する電力量算出手段（４１）をさらに含み、
   前記基準値算出手段は、前記相対的な位置および算出された前記電力量を用いて、前記相対的な位置における前記伝送効率の基準値を算出することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
3. 前記位置検出手段の使用可否を判断する判断手段（４１）をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の非接触給電装置。
4. 前記制御手段は、前記判断手段によって前記位置検出手段が使用不可と判断された場合には、送電を停止するように前記送電部を制御することを特徴とする請求項３に記載の非接触給電装置。
5. 前記制御手段は、前記判断手段によって前記位置検出手段が使用不可と判断された場合であって、送電可能なときには、最も高い前記基準値を用いて送電を制御することを特徴とする請求項３に記載の非接触給電装置。
6. 前記判断手段の判断結果を報知する判断報知手段（４５）をさらに含むことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載の非接触給電装置。
7. 前記送電を停止した場合に、送電停止を報知する送電報知手段（４５）をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の非接触給電装置。
8. 前記相対的な位置には、前記送電部に対する前記受電部の回転角が含まれ、
   前記位置検出手段は、前記回転角をさらに検出することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の非接触給電装置。
9. 前記相対的な位置には、前記送電部に対する前記受電部の傾き角が含まれ、
   前記位置検出手段は、前記傾き角をさらに検出することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の非接触給電装置。
10. 前記位置検出手段は、所定位置から発信された超音波が所定位置で受信されるまでの到達時間を用いて、前記相対的な位置を検出することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の非接触給電装置。
11. 前記位置検出手段は、所定の位置に付与されたマーク（３３）を撮像し、前記撮像した前記マークの位置を用いて、前記相対的な位置を検出することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の非接触給電装置。
12. 前記位置検出手段は、所定の位置に付与された反射部に赤外線を照射し、反射部からの反射波を検出して、前記相対的な位置を検出することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の非接触給電装置。

Images