JP2014107915A - 非接触給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】非接触給電システムにおいて、太陽光や照明といった外乱光による影響を抑制し、コイルを収容する筐体上面に存在する異物を精度よく検出する。
【解決手段】送電コイル１２を収容して駐車スペースに設置される筐体１２０（コイルケース１２１）には、コイルケース１２１の上面に存在する異物を検出する異物センサが配置されている。異物センサは、発光ユニット１６１及び受光ユニット１６２を備え、発光ユニット１６１から受光ユニット１６２へと至る検出光をコイルケース１２１の上面を跨ぐように配置している。この場合、異物センサは、発光ユニット１６１から検出光を上向き方向に傾斜させて出力させるとともに、発光ユニット１６１からの検出光が入射する入射面が下方を臨むように受光ユニット１６２を構成している。
【選択図】図２

Description

本発明は、非接触給電システムに関する。

従来より、一対のコイルの磁気的結合によって非接触で電力の供給を行う非接触給電システムが知られている（例えば特許文献１参照）。この非接触給電システムは、例えば電気自動車といった電動車両への適用が進められており、給電スタンドなどの駐車スペースには交流電源に接続する一方のコイルが設置され、電動車両にはバッテリに接続する他方のコイルが設置されている。そして、駐車スペース側のコイルを一次コイル、電動車両側のコイルを二次コイルとして利用することにより、一対のコイルの磁気的結合により、駐車スペース側の交流電源から車両側のバッテリへと電力を供給することができる。

ところで、このような非接触給電システムで使用される場合、コイルは筐体に収容した状態で目的箇所に配置されるが、屋外で使用されるものであるため、意図せずに、筐体の表面に鉄等の異物が存在してしまうことがある。このような状態で、電力の供給を行うと、コイルに発生する磁束によって当該異物が加熱され、異物が高温状態になってしまう事態が起こりえる。

特許文献１に開示されるシステムによれば、無線電力伝送に影響を与える空間に対する異物の侵入が、無線電力伝送に係る所定のパラメータに与える影響の内容を示すプロファイル情報を予め保持している。そして、取得された所定のパラメータ又は時間による所定のパラメータの変化の内容をプロファイル情報と比較し、その比較結果に応じて異物の侵入が発生したと判定している。

なお、特許文献２には、発光器から受光器へと至る検出光（光線）を面状に並列させて、検出光のいずれかが遮断されたか否かにより対象物を検出する手法（ライトカーテン）が開示されている。

特開２０１０−２５２４９８号公報 特開２０１０−１３３５０３号公報

しかしながら、異物を光学的に検出する手法によれば、太陽光や照明といった外乱光が受光器に到達してしまうことがあり、これが異物の検出精度を低下させる要因となることがある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、非接触給電システムにおいて、太陽光や照明といった外乱光による影響を抑制し、コイルを収容する筐体に存在する異物を精度よく検出することである。

かかる課題を解決するために、本発明は、第１のコイルを内部に収容する筐体に、この筐体の上面に存在する異物を検出する異物センサを配置した非接触給電システムを提供する。異物センサは、発光ユニットから受光ユニットへと至る検出光を筐体の上面を跨ぐよ
うに配置する。ここで、異物センサは、発光ユニットからの検出光を上向き方向に傾斜させて出力させるとともに、発光ユニットからの検出光が入射する入射面が下方を臨むように受光ユニットを構成している。

本発明によれば、受光ユニットにおける検出光の入射面を下方に臨ませることで、当該入射面に外乱光が入射しにくくなる。これにより、太陽光や照明といった外乱による影響を抑制することができるので、第１のコイルを収容する筐体に存在する異物を精度よく検出することができる。

非接触給電システムの構成を模式的に示すブロック図 駐車スペースに設置された送電コイル及び筐体の状態を示す模式図 第１の実施形態に係る筐体及び異物センサの構成を示す模式図 筐体及び異物センサの構成を示す模式図 第２の実施形態に係る筐体及び異物センサの構成を示す模式図 第２の実施形態に係る筐体及び異物センサの構成を示す模式図

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る非接触給電システムの構成を模式的に示すブロック図である。非接触給電システムは、地上側ユニットである給電装置１００と、車両側ユニットを含む車両２００とを備え、給電装置１００から非接触で電力を供給し、車両２００に設けられるバッテリ２８を充電するシステムである。

給電装置１００は、車両２００の駐車スペースを備える充電スタンドなどに設置されており、車両２００に対して電力を供給する。この給電装置１００は、電力制御部１１と、送電コイル１２と、無線通信部１４と、制御部１５とを主体に構成されている。

電力制御部１１は、交流電源３００から送電される交流電力を、高周波の交流電力に変換し、送電コイル１２に送電するための回路である。この電力制御部１１は、整流部１１１と、ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路１１２と、インバータ１１３と、センサ
１１４とを備えている。

整流部１１１は、交流電源３００に電気的に接続され、交流電源からの出力交流電流を整流する。ＰＦＣ回路１１２は、整流部１１１からの出力波形を整形することで力率を改善するための回路であり、整流部１１１とインバータ１１３との間に接続されている。インバータ１１３は、平滑コンデンサやＩＧＢＴ等のスイッチング素子、ＰＷＭ制御回路等を含む電力変換装置であり、制御部１５からの制御信号に基づいて、直流電流を高周波の交流電流に変換し、送電コイル１２に供給する。センサ１１４は、ＰＦＣ回路１１２とインバータ１１３との間に接続され、電流や電圧を検出する。

送電コイル１２は、車両２００側の受電コイル２２に対して非接触で電力を供給するためのコイルであり、金属等の導電体からなる導線を巻回して構成されている。この送電コイル１２は、車両２００を駐車する駐車スペースといった目的箇所に設けられており、車両２００が駐車スペースの規定位置に駐車した場合、車両２００側の受電コイル２２の下方に対峙する。

無線通信部１４は、車両２００側に設けられた無線通信部２４と双方向に通信を行う。無線通信部１４と無線通信部２４との間の通信周波数には、インテリジェンスキーなどの
車両周辺機器で使用される周波数より高い周波数が設定されているため、無線通信部１４と無線通信部２４との間で通信を行っても、車両周辺機器は、当該通信による干渉を受けにくい。無線通信部１４及び無線通信部２４との間の通信には、例えば各種の無線ＬＡＮ方式が用いられ、遠距離に適した通信方式が用いられている。

制御部１５は、給電装置１００を総括的に制御する機能を担っている。例えば、制御部１５は、電力制御部１１、送電コイル１２及び無線通信部１４を制御する。制御部１５は、無線通信部１４と無線通信部２４との間の通信により、電力供給を開始する旨の制御信号を車両２００側に送信したり、車両２００側からの電力を受給したい旨の制御信号を受信したりする。制御部１５は、センサ１１４の検出電流に基づいて、インバータ１１３のスイッチング制御を行い、送電コイル１２から供給される電力を制御する。この制御部１５としては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを用いることができる。

また、本実施形態との関係において、制御部１５は、これを機能的に捉えた場合、異物検出部１５０を備えている。異物検出部１５０は、後述する異物センサ１６からの検出信号に基づいて、送電コイル１２と受電コイル２２との間に存在する異物の検出を行う。なお、異物センサ１６の詳細については後述する。

車両２００は、受電コイル２２と、無線通信部２４と、充電制御部２５と、整流部２６と、リレー部２７と、バッテリ２８と、インバータ２９と、モータ３０と、通知部３２とを備えている。

受電コイル２２は、給電装置１００側の送電コイル１２から非接触で電力を受けるためのコイルであり、金属等の導電体からなる導線を巻回して構成されている。この受電コイル２２は、例えば、車両２００の底面（シャシ）等で後方の車輪の間といった目的箇所に設けられており、車両２００が駐車スペースの規定位置に駐車されると、給電装置１００側の送電コイル１２の上方に対峙する。

無線通信部２４は、給電装置１００側に設けられた無線通信部１４と、双方向に通信を行う。

整流部２６は、受電コイル２２に接続され、受電コイル２２で受電された交流電力を直流に整流する整流回路により構成されている。

リレー部２７は、充電制御部２５の制御によりオン及びオフが切り変わるリレースイッチを備えている。リレー部２７は、当該リレースイッチをオフにすることで、バッテリ２８を含む強電系と、充電の回路部となる受電コイル２２及び整流部２６の弱電系とを切り離すことできる。

バッテリ２８は、車両２００の電力源であり、例えば複数の二次電池を電気的に接続して構成されている。

インバータ２９は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子、ＰＷＭ制御回路等を含む電力変換装置であり、制御信号に基づいて、バッテリ２８から出力される直流電流を交流電流に変換し、当該交流電力をモータ３０に供給する。モータ３０は、例えば三相の交流電動機により構成され、車両２００を駆動させるための駆動源である。

通知部３２は、警告ランプ、ナビゲーションシステムのディスプレイ又はスピーカ等により構成され、車室内のインストルメントパネル等に配置されている。この通知部３２は
、充電制御部２５による制御に基づいて、ユーザに対して光、画像又は音等を出力する。

充電制御部２５は、バッテリ２８の充電を制御する機能を担っている。例えば、充電制御部２５は、無線通信部２４及び通知部３２を制御する。充電制御部２５は、無線通信部２４及び無線通信部１４の通信により、電力供給を開始する旨の制御信号を給電装置１００側から受信したり、電力を受給したい旨の制御信号を車両２００側に送信したりする。

また、図示を省略しているが、充電制御部２５は、車両２００全体を制御するコントローラとＣＡＮ通信網で接続されている。当該コントローラは、インバータ２９のスイッチング制御や、バッテリ２８の充電状態（ＳＯＣ）を管理している。充電制御部２５は、コントローラから得られるバッテリ２８のＳＯＣに基づいて満充電を判断した場合に、充電を終了する旨の制御信号を給電装置１００側に送信する。

本実施形態に係る非接触給電システムでは、送電コイル１２と受電コイル２２との間で、電磁誘導作用により非接触状態で高周波電力の送電を行う。すなわち、送電コイル１２に電圧が加わると、送電コイル１２と受電コイル２２との間に磁気的な結合が生じ、送電コイル１２から受電コイル２２へ電力が供給される。

このような非接触給電システムにおいて、給電装置１００側の送電コイル１２又は車両２００側の受電コイル２２は、目的箇所へ設置される際には、コイルの保護や保安上の観点から、筐体の内部に収容されている。

図２は、駐車スペースに設置された送電コイル１２及び筐体１２０の状態を示す模式図である。図３は、筐体１２０及び異物センサ１６の構成を示す模式図である。給電装置１００側の送電コイル１２は、筐体１２０の内部に収容された状態で駐車スペース（地面）に固定的に設けられている。送電コイル１２は、地面と平行する面内において渦巻き状に巻回された構造を有しており、給電時には、筐体１２０の上面に受電コイル２２が向き合うことになる。

本実施形態において、筐体１２０は、その上面が斜面形状に設定されている。受電コイル２２を車体底部の後輪間に搭載する車両２００は、充電時には、後方駐車にて駐車スペースに駐車される。この駐車形態を前提として、筐体１２０の上面は、車両後方ＦＲに対応する側が車両中央ＦＣに対応する側よりも上向きとなるような斜面形状に設定されている。

筐体１２０は、送電コイル１２を収容する箱状のコイルケース１２１と、このコイルケース１２１を覆うアウターカバー１２２とを備えており、各々の上面側は上述した斜面形状を形成している。アウターカバー１２２の上面には開口１２２ａが形成されており、この開口１２２ａから、内側に収容したコイルケース１２１の上面１２１ａを臨むように構成される。開口１２２ａは、コイルケース１２１の上面１２１ａの外形よりも一回り程度小さなサイズに設定されており、アウターカバー１２２の開口周縁部は、コイルケース１２１の上面１２１ａの周縁部を覆うように内側に張り出した格好となっている。

コイルケース１２１には、図示しない駆動機構が設けられており、上下方向へ昇降可能に構成されている。これにより、コイルケース１２１に関する上下方向の位置を、下方位置及び上方位置の２パターンから設定することができる。下方位置が設定された場合、図３に示すように、コイルケース１２１は、その上面１２１ａがアウターカバー１２２との間に所定の隙間を許容する。一方、上方位置が設定された場合、図４に示すように、コイルケース１２１は、その上面１２１ａがアウターカバー１２２の内面と当接する。駆動機構の制御は、異物検出部１５０によって必要に応じて制御される。

筐体１２０には、筐体１２０の上面、具体的には、コイルケース１２１の上面１２１ａに存在する異物を検出する異物センサ１６（図２参照）が設けられている。異物センサ１６は、いわゆるライトカーテンであり、それぞれが検出光（光線）を出力する複数のセンサユニット１６０で構成されている。

複数のセンサユニット１６０は、車両２００の前後方向と直交する方向（車幅方向）に並べられており、筐体１２０の上面１２１ａは、車幅方向に並んだ複数の検出光によって面状に覆われることとなる。隣り合う検出光の間隔は、異物センサ１６による検出分解能に相当し、所望の分解能に応じて適宜設定することができる。また、複数のセンサユニット１６０は、厚みの小さい異物を検出するために、それぞれの検出光が筐体１２０の上面と近接するように配置されている。

個々のセンサユニット１６０は、発光ユニット１６１及び受光ユニット１６２を備えている。発光ユニット１６１は、赤外光又は可視光といった検出光を出力する発光器で構成されている。受光ユニット１６２は、発光ユニット１６１からの検出光を受光して当該検出光の強度を電気的な信号レベルとして出力する受光器で構成されている。本実施形態において、発光ユニット１６１である発光器から出力された検出光は、受光ユニット１６２である受光器に直接入射する構成となっている。

発光ユニット１６１及び受光ユニット１６２は、発光ユニット１６１から受光ユニット１６２へと至る検出光がコイルケース１２１の上面１２１ａを跨ぐように対峙して配置されている。ここで、発光ユニット１６１は、アウターカバー１２２の車両中央ＦＣ側に配置され、受光ユニット１６２は、アウターカバー１２２の車両後方ＦＲ側に配置されており、検出光は、車両２００の前後方向と平行している。すなわち、筐体１２０の筐体形状からみると、発光ユニット１６１は、コイルケース１２１の傾斜下方側に配置され、受光ユニット１６２は、コイルケース１２１の傾斜上方側に配置されている。

発光ユニット１６１及び受光ユニット１６２は、アウターカバー１２２の所定箇所に配置されており、これにより、コイルケース１２１の外周領域に配置された格好となっている。これにより、コイルケース１２１の位置が下方位置に設定されている場合には、発光ユニット１６１と受光ユニット１６２とがそれぞれ露出する（図３参照）。一方、コイルケース１２１の位置が上方位置に設定されている場合には、コイルケース１２１自体の存在によって発光ユニット１６１及び受光ユニット１６２がそれぞれ遮蔽される（図４参照）。

また、本実施形態の特徴の一つとして、発光ユニット１６１は、上向き方向に傾斜させて検出光を出力し、受光ユニット１６２は、検出光が入射する入射面（本実施形態では、受光ユニット１６２の受光面）が下方を臨むように設定されている。このため、発光ユニット１６１から受光ユニット１６２へと至る検出光は、筐体１２０の斜面形状と対応して、検出光の進行方向にかけて上り勾配を有するように設定されている。

この非接触給電システムにおいて、制御部１５における異物検出部１５０は、車両２００のバッテリ２８の充電に伴う給電装置１００から車両２００への給電時にその給電動作に先駆けて、あるいは定期的に、異物検出を行う。

具体的には、まず、異物検出部１５０は、通常時の位置に相当する上方位置に存在するコイルケース１２１を下方位置へと移動させる。すなわち、異物検出部１５０は、コイルケース１２１を下降させ、コイルケース１２１の周囲に位置する発光ユニット１６１と受光ユニット１６２とを露出させる。つぎに、異物検出部１５０は、各センサユニット１６
０の発光ユニット１６１を動作させるとともに、受光ユニット１６２の検出信号を読み込む。そして、異物検出部１５０は、受光ユニット１６２の出力信号に基づいて、検出光のいずれかが遮断されていることを判断した場合には、異物が存在していると判断する。検出動作を終了する場合、異物検出部１５０は、下方位置に存在するコイルケース１２１を上方位置へと移動させる。すなわち、異物検出部１５０は、コイルケース１２１を上昇させて発光ユニット１６１と受光ユニット１６２とを遮蔽する。

なお、異物検出部１５０は、異物の存在を判断した場合には、充電の開始を禁止したり、給電動作時における送電コイル１２からの出力を制限したりすることができる。また、異物検出部１５０は、無線通信部１４と無線通信部２４との間で通信を行い、車両２００の通知部３２を動作させたりするといった如くである。

このように本実施形態において、送電コイル１２を収容して駐車スペースに設置される筐体１２０（コイルケース１２１）には、コイルケース１２１の上面１２１ａに存在する異物を検出する異物センサ１６が配置されている。この異物センサ１６は、発光ユニット１６１及び受光ユニット１６２を備え、発光ユニット１６１から受光ユニット１６２へと至る検出光をコイルケース１２１の上面１２１ａを跨ぐように配置する。この異物センサ１６は、発光ユニット１６１から検出光を上向き方向に傾斜させて出力させるとともに、発光ユニット１６１からの検出光が入射する入射面が下方を臨むように受光ユニット１６２を構成している。

本実施形態において、検出光が入射する入射面は、受光ユニット１６２を構成する受光器の受光面に相当する。太陽光や照明といった外乱の光は、地面よりも高い位置から照射されることが通常であるため、受光器の受光面を下方に臨ませることで、受光器の受光面に外乱光が入射しにくくなる。これにより、太陽光や照明といった外乱による影響を抑制することができるので、送電コイル１２を収容する筐体１２０に存在する異物を精度よく検出することができる。

また、かかる構成によれば、受光器の受光面が下向きとされることで、塵や液水といった汚染物の付着を抑制することができる。これにより、受光器の受光面が汚染物により汚されて、異物の検出精度と低下することを抑制することができる。

また、本実施形態において、アウターカバー１２２の開口周縁部は、コイルケース１２１の上面１２１ａの周縁部を覆うように内側に張り出した格好となっている。かかる構成によれば、アウターカバー１２２の開口周縁部が、受光ユニット１６２を覆う庇となるので、受光ユニット１６２に対する外乱光の入射を効果的に規制することができる。

また、本実施形態において、コイルケース１２１の上面１２１ａは、発光ユニット１６１側から受光ユニット１６２側にかけて上り勾配となる斜面形状に設定されている。

かかる構成によれば、コイルケース１２１の上面１２１ａに雨水などの液水が付着したとしても、その傾斜形状により液水を流動させて、斜面下側へと導くことができる。これにより、コイルケース１２１の上面１２１ａに液水が滞留することなく、その液水を効果的に除去することができる。

なお、上述した実施形態では述べていないが、コイルケース１２１には、斜面下側に流れ落ちた雨水を横方向（車両２００の左右方向）に排水するための排水経路を形成してもよい。これにより、斜面を流れ落ちた液水が、発光ユニット１６１側に滞留したままとなるといった事態を抑制することができる。

また、本実施形態において、送電コイル１２は、受電コイル２２を車体底部に搭載する車両２００に対して電力を供給する地上側ユニットであり、特に、受電コイル２２は車両２００の後輪間に搭載されている。ここで、異物センサ１６は、送電コイル１２と受電コイル２２とに対峙させて電力の授受を行う際の車両位置を基準とする場合に、受光ユニット１６２を発光ユニット１６１よりも車両２００の後方に位置するように配置している。

かかる構成によれば、発光ユニット１６１は、受光ユニット１６２よりも車両２００の中央寄りの位置に配置されることとなる。車両２００のよって上方が覆われる筐体１２０において、車両２００の中央寄り位置では、車両２００の後方寄りの位置と較べて発光要素が少ないことが多い。そのため、このような発光要素が少ない位置に発光ユニット１６１を配置することで、受光ユニット１６２にて受光される光が発光ユニット１６１からの検出光であることの信頼性を得ることができる。

もっとも、本実施形態では、車両２００の後方と中央寄りとの比較で、受光ユニット１６２と発光ユニット１６１との位置関係を規定している。しかしながら、車両２００の中心部の方が、それよりも外側の位置と比較して発光要素が少ないことに鑑みれば、受光ユニット１６２を発光ユニット１６１よりも車両２００の外側に位置するように配置すればよい。

また、コイルケース１２１は、駆動機構により上下方向に昇降可能に構成されている。これにより、異物センサ１６による異物の検出を行わない場合には、コイルケース１２１を上昇させて発光ユニット１６１と受光ユニット１６２とをコイルケース１２１で遮蔽する。一方、異物センサ１６による異物の検出を行う場合には、コイルケース１２１を下降させて発光ユニット１６１と受光ユニット１６２とを露出させる。

かかる構成によれば、異物の検出を行わない場合には、発光ユニット１６１と受光ユニット１６２とがコイルケース１２１により遮蔽することで、雨水や塵といった汚染物が発光ユニット１６１や受光ユニット１６２に付着することを抑制することができる。これにより、汚染物により異物の検出精度が低下することを抑制することができる。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態にかかる筐体１２０及び異物センサ１６の構成を示す模式図である。第２の実施形態にかかる非接触給電システムが、第１の実施形態のそれと相違する点は異物センサ１６の構成態様である。なお、第１の実施形態と共通する点は説明を省略することとし、以下、相違点を中心に説明を行う。

まず、本実施形態において、筐体１２０の上面は、送電コイル１２の中心位置を基準とするテーパー形状、すなわち、当該中心位置に向かって上向きとなるような斜面形状に設定されている。コイルケース１２１は、リング状に形成されており、その中心部には空間が設けられている。一方、アウターカバー１２２の開口１２２ａは円形状に形成されており、コイルケース１２１の上面１２１ａの外形よりも一回り程度小さなサイズに設定されている。アウターカバー１２２は、コイルケース１２１の上面１２１ａの周縁部を覆うように内側に張り出した格好となっている。

筐体１２０には、筐体１２０の上面、具体的には、コイルケース１２１の上面１２１ａに存在する異物を検出する異物センサ１６（図２参照）が設けられている。異物センサ１６は、いわゆるライトカーテンであり、それぞれが検出光を出力する複数のセンサユニット１６０で構成されている。

複数のセンサユニット１６０は、送電コイル１２の円周方向にかけて等ピッチで配置さ
れており、コイルユニット１２１の上面１２１ａは、放射状をなす複数の検出光により覆われている。また、複数のセンサユニット１６０は、厚みの小さい異物を検出するために、検出光が筐体１２０の上面と近接するように配置されている。

センサユニット１６０において、発光ユニット１６１及び受光ユニット１６２は、アウターカバー１２２の所定箇所にそれぞれ配置されており、発光ユニット１６１から受光ユニット１６２へと至る検出光がコイルケース１２１の上面１２１ａを跨ぐように対峙して配置されている。具体的には、発光ユニット１６１は、送電コイル１２の外周領域に配置され、受光ユニット１６２は、送電コイル１２の内径領域に配置されている。このため、各センサユニット１６０における検出光は、送電コイル１２の半径方向に延在している。

図６に示すように、発光ユニット１６１は、赤外光又は可視光といった検出光を出力する発光器１６１ａと、発光器１６１ａからの検出光を屈曲させる反射ミラー１６１ｂとで構成されている。一方、受光ユニット１６２は、検出光を受光して当該検出光の強度を電気的な信号レベルとして出力する受光器１６２ａと、発光ユニット１６１からの検出光を屈曲させて受光器１６２ａに導く反射ミラー１６２ｂとで構成されている。

発光器１６１ａは、反射ミラー１６１ｂの下方に配置されており、上方へと検出光を出力する。発光器１６１ａから出力された検出光は、反射ミラー１６１ｂによって所定方向へと屈曲させられる。この所定方向は、発光ユニット１６１と対応する受光ユニット１６２に応じて設定されている。発光ユニット１６１側の反射ミラー１６１ｂにて反射した検出光は、受光ユニット１６２側の反射ミラー１６２ｂへ入射すると、下方へと屈曲させられる。受光器１６２ａは、反射ミラー１６２ｂの下方に配置されており、反射ミラー２１により反射された検出光を受光する。本実施形態において、発光器１６１ａから出力された検出光は、反射ミラー１６１ｂ，１６２ｂを介して受光器１６２ａに入射する構成となっている。

また、本実施形態の特徴の一つとして、発光ユニット１６１は、反射ミラー１６１ｂにより上向き方向に検出光を出力し、受光ユニット１６２は、検出光が入射する入射面（本実施形態では、反射ミラー１６２ｂ）が下方を臨むように設定されている。このため、発光ユニット１６１から受光ユニット１６２へと至る検出光は、筐体１２０の斜面形状と対応して、検出光の進行方向にかけて上り勾配とされている。

このように、本実施形態において、検出光が入射する入射面は、受光ユニット１６２を構成する反射ミラー１６２ｂに相当する。太陽光や照明といった外乱の光は、地面よりも高い位置から照射されることが通常であるため、反射ミラー１６２ｂを下方に臨ませることで、反射ミラー１６２ｂに外乱光が入射しにくくなる。これにより、太陽光や照明といった外乱による影響を抑制することができるので、送電コイル１２を収容する筐体１２０に存在する異物を精度よく検出することができる。

また、本実施形態において、異物センサ１６は、受光ユニット１６２を送電コイル１２の内径領域に配置して、発光ユニット１６１を送電コイル１２の外周領域に配置している。受光ユニット１６２は、発光ユニット１６１からの検出光を反射させて下方へと導く反射部材である反射ミラー１６２ｂと、反射ミラー１６２ｂの下方に位置し、反射ミラー１６２ｂにより反射された検出光を受光する受光器１６２ａとを備えている。

本実施形態に示すように、受光ユニット１６２を送電コイル１２の内径領域に配置する場合、受光ユニット１６２が磁気的影響を受けやすくなる。この点、本実施形態によれば、反射ミラー１６２ｂによって検出光を下方に導くことで、受光器１６２ａを送電コイル１２よりも下方に配置している。これにより、受光器１６２ａが受ける磁気的影響を抑制
することができる。

また、かかる構成によれば、外乱光Ｌ３（図６参照）が反射ミラー１６２ｂに入射するような場合でも、所定の光路を経ない限り、受光器１６２ａへと到達し難くなる。このため、受光器１６２ａにより外乱光が受光されることを抑制することができる。

なお、本実施形態では、発光ユニット１６１についても反射ミラー１６１ｂを用いて発光器１６１ａを下方に配置しているが、磁気的影響に鑑みれば、受光ユニット１６２についてのみ上述した形態を採用すれば足りる。もっとも、反射ミラーを利用する形態を、第１の実施形態に適用してもよい。

また、本実施家形態では、発光器１６１ａと受光器１６２ａとを一対一の数で配置しているが、受光ユニット１６２の反射ミラー１６２ｂの角度を適切に設定することで、複数の発光器１６１ａからの検出光Ｌ１，Ｌ２（図３）を一つの受光器１６２ａで受光するようにしてもよい。これにより、受光器１６２ａの数を削減することができるので、組み付け工数やコストの低減を図ることができる。なお、複数の発光器１６１ａが一つの受光器１６２ａを共用するようなケースでは、異物の検出時、複数の発光器１６１ａを一斉に点灯させるのではなく順番に点灯させることで、適切に異物の検出を行うことができる。

なお、上述の各実施形態では、地上側に配置される送電コイル１２を収容する筐体１２０に異物センサ１６を適用している。例えば、受電コイル２２が車両２００の天井に配置され、これに対峙するように送電コイル１２が配置されるような形態であれば、受電コイル２２を収容する筐体に異物センサ１６を適用してもよい。もっとも、異物を検出する点に観点に鑑みれば、異物センサ１６は、互いに対峙する一対のコイルについて、個々のコイルを収容する筐体のいずれに適用してもよい。

また、非接触給電システムの車両２００側のユニットは電気自動車に搭載されるが、ハイブリッド車両等の車両でもよい。

以上、本発明の非接触充電装置を適用した非接触充電システムについて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その発明の範囲内において種々の変形が可能であることはいうまでもない。

１００ 給電装置
１１ 電力制御部
１２ 送電コイル
１２０ 筐体
１２１ コイルケース
１２１ａ 上面
１２２ アウターカバー
１２２ａ 開口
１５ 制御部
１６ 異物センサ
１６０ センサユニット
１６１ 発光ユニット
１６１ａ 発光器
１６１ｂ 反射ミラー
１６２ 受光ユニット
１６２ａ 受光器
１６２ｂ 反射ミラー
２００ 車両

Claims (6)

1. 磁気的結合により第２のコイルとの間で非接触で電力の授受を行う第１のコイルと、
   前記第１のコイルを内部に収容し、所定の目的箇所に設置される筐体と、
   発光ユニット及び受光ユニットを備え、前記筐体の上面に存在する異物を検出するために前記発光ユニットから前記受光ユニットへと至る検出光を前記筐体の上面を跨ぐように配置する異物センサと、を備え、
   前記異物センサは、前記発光ユニットからの検出光を上向き方向に傾斜させて出力させるとともに、前記発光ユニットからの検出光が入射する入射面が下方を臨むように前記受光ユニットを構成したこと特徴とする非接触給電システム。
2. 前記筐体の上面は、前記発光ユニット側から前記受光ユニット側にかけて上り勾配となる斜面形状に設定されていることを特徴とする請求項１に記載された非接触給電システム。
3. 前記第１のコイルは、前記第２のコイルを車体底部に搭載する車両に対して電力を供給する地上側ユニットであり、
   前記異物センサは、前記第２のコイルと前記第１のコイルとに対峙させて電力の授受を行う際の車両位置を基準とした場合に、前記発光ユニットよりも前記車両の外側に位置するように前記受光ユニットを配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載された非接触給電システム。
4. 前記第１のコイルは、地面と平行する面内で渦巻き状に巻回された構造を有し、
   前記異物センサは、前記受光ユニットを前記第１のコイルの内径領域に配置して、前記発光ユニットを前記第１のコイルの外周領域に配置したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載された非接触給電システム。
5. 前記受光ユニットは、
   前記発光ユニットからの検出光を反射させて下方へと導く反射部材と、
   前記反射部材の下方に位置し、前記反射部材により反射された検出光を受光する受光器と
   を備えていることを特徴とする請求項４に記載された非接触給電システム。
6. 前記筐体は、駆動機構により上下方向に昇降可能に構成されており、前記異物センサによる異物の検出を行わない場合には、前記筐体を上昇させることで前記発光ユニットと前記受光ユニットと前記筐体で遮蔽し、前記異物センサによる異物の検出を行う場合には、前記筐体を下降させて前記発光ユニットと前記受光ユニットとを露出させることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載された非接触給電システム。

Images