JP6819339B2 - 非接触給電システムの異物検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、非接触給電システムの異物検出装置に関する。

例えば、車両に搭載されたコイル装置と、地上に設置されたコイル装置との間で非接触で給電する非接触給電システムがある。このようなシステムが、例えば特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載されたシステムでは、車両に搭載されたコイル装置の給電面に照射された光を検出することにより、車両に搭載されたコイル装置と、地上に設置されたコイル装置との間の異物を検出している。

特開２０１３−１７６２８６号公報

例えば、車両等の移動体においては、移動体に搭載されたコイル装置が有するコイルの形状及び大きさ、並びに取り付け高さ位置が移動体ごとに（移動体の種類ごとに）異なることがある。この場合、給電時にコイル装置間に生じる磁場発生領域の形状も様々な形状となり、磁場発生領域外の異物を検出してしまうことがある。非接触給電は磁場発生領域内の磁場を介して行われるので、磁場発生領域内の異物は磁場に影響して非接触給電に支障を及ぼすが、磁場発生領域外の異物は非接触給電に支障を及ぼさず、磁場発生領域外に異物が存在しても正常に非接触給電することができる。すなわち、異物が磁場発生領域内に存在する場合は非接触給電を停止するなどの対応をする必要があるが、異物が磁場発生領域外に存在する場合は、正常に非接触給電できる。しかし、異物検出において、磁場発生領域内と磁場発生領域外を識別していない場合、磁場発生領域外の異物が検出された場合であっても、非接触給電を停止するなどの対応をする必要があり、非接触給電が停止する可能性が高くなり、不便である。

そこで、本発明は、コイル装置間の異物のうち、非接触給電に支障を及ぼさない異物はできるだけ検出しないようにし、非接触給電が停止する可能性を低くする非接触給電システムの異物検出装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、第１コイルを有すると共に基準面に設置された第１コイル装置と、第２コイルを有すると共に移動体に搭載された第２コイル装置との間で非接触で給電する非接触給電システムの異物検出装置であって、第１コイルにおける第２コイル装置と対向する第１コイル対向面の形状、第１コイル対向面の大きさ、第１コイル対向面の基準面からの高さ位置、及び第１コイル装置における第２コイル装置と対向する第１装置対向面の基準面からの高さ位置を含む第１コイル装置情報を記憶する記憶部と、第２コイルにおける第１コイル装置と対向する第２コイル対向面の形状、第２コイル対向面の大きさ、第２コイル対向面の基準面からの高さ位置、及び第２コイル装置における第１コイル装置と対向する第２装置対向面の基準面からの高さ位置を含む第２コイル装置情報を取得する情報取得部と、第１コイル装置情報と第２コイル装置情報とに基づいて、給電時に第１装置対向面と第２装置対向面との間に発生する磁場発生領域を特定する領域特定部と、特定された磁場発生領域内の異物の有無を検出する異物検出部と、を備え、領域特定部は、第１コイル対向面と第２コイル対向面との間に形成される柱状又は錐台状のコイル間領域のうち、第１装置対向面と第２装置対向面との間の領域を磁場発生領域として特定する。

この非接触給電システムの異物検出装置では、第１コイル装置情報と第２コイル装置情報とに基づいて磁場発生領域が特定される。そして、異物検出装置では、異物検出部において、磁場発生領域内の異物の有無が検出される。これにより、移動体ごとに第２コイル対向面の形状等が異なっていても、移動体に応じて磁場発生領域を正しく特定することができる。これにより、異物検出装置は、第１コイル装置と第２コイル装置との間の異物のうち、非接触給電に支障を及ぼさない異物はできるだけ検出しないようにし、非接触給電が停止する可能性を低くすることができる。また、異物検出装置は、異物が存在している場合に給電に大きく影響を与える領域を、磁場発生領域として容易に特定することができる。

本発明の他の一側面は、第１コイルを有すると共に基準面に設置された第１コイル装置と、第２コイルを有すると共に移動体に搭載された第２コイル装置との間で非接触で給電する非接触給電システムの異物検出装置であって、第１コイルにおける第２コイル装置と対向する第１コイル対向面の形状、第１コイル対向面の大きさ、第１コイル対向面の基準面からの高さ位置、及び第１コイル装置における第２コイル装置と対向する第１装置対向面の基準面からの高さ位置を含む第１コイル装置情報を記憶する記憶部と、第２コイルにおける第１コイル装置と対向する第２コイル対向面の形状、第２コイル対向面の大きさ、第２コイル対向面の基準面からの高さ位置、及び第２コイル装置における第１コイル装置と対向する第２装置対向面の基準面からの高さ位置を含む第２コイル装置情報を取得する情報取得部と、第１コイル装置情報と第２コイル装置情報とに基づいて、給電時に第１装置対向面と第２装置対向面との間に発生する磁場発生領域を特定する領域特定部と、特定された磁場発生領域内の異物の有無を検出する異物検出部と、を備え、領域特定部は、第１コイル対向面の外周縁を全周にわたって外側に所定の拡大長さ拡大した拡大第１コイル対向面と、第２コイル対向面の外周縁を全周にわたって外側に拡大長さ拡大した拡大第２コイル対向面との間に形成される柱状又は錐台状の拡大コイル間領域のうち、第１装置対向面の高さ位置と第２装置対向面の高さ位置との間の領域を磁場発生領域として特定し、拡大長さは、第１コイル対向面と第２コイル対向面との対向方向の間隔以下の長さである。

この非接触給電システムの異物検出装置では、第１コイル装置情報と第２コイル装置情報とに基づいて磁場発生領域が特定される。そして、異物検出装置では、異物検出部において、磁場発生領域内の異物の有無が検出される。これにより、移動体ごとに第２コイル対向面の形状等が異なっていても、移動体に応じて磁場発生領域を正しく特定することができる。これにより、異物検出装置は、第１コイル装置と第２コイル装置との間の異物のうち、非接触給電に支障を及ぼさない異物はできるだけ検出しないようにし、非接触給電が停止する可能性を低くすることができる。また、異物検出装置は、第１コイルと第２コイルとの間で磁場の発生する箇所が外側に膨らむ場合であっても、外側に膨らむ磁場の発生する箇所を含む領域を磁場発生領域として容易に特定することができる。

非接触給電システムの異物検出装置は、移動体における、第１コイル装置と第２コイル装置との対向方向に直交する第１方向の位置を検出する位置検出部を更に備え、領域特定部は、第１コイル装置情報と、第２コイル装置情報と、位置検出部で検出された移動体の位置とに基づいて、磁場発生領域を特定してもよい。この場合、異物検出装置は、例えば、第１コイル装置と移動体との位置が予め定められた位置からずれていたとしても、このずれも考慮して精度良く磁場発生領域を特定することができる。

本発明の種々の側面によれば、コイル装置間の異物のうち、非接触給電に支障を及ぼさない異物はできるだけ検出しないようにし、非接触給電が停止する可能性を低くすることができる。

図１（ａ）は、実施形態に係る非接触給電システムの送電装置及び異物検出装置を車両の正面から見た概略構成を示す図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）における非接触給電システムの送電装置及び異物検出装置を車両の側方から見た（受光部から投光部を見たIb-Ib断面）概略構成を示す図である。 図１の非接触給電システムの全体構成を示すブロック図である。 異物の有無の検出対象とする磁場発生領域を説明するための概略図である。 図４（ａ）は、異物の有無の検出時における非接触給電システムを車両の正面から見た概略構成を示す図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）における非接触給電システムを車両の側方から見た（受光部から投光部を見たIVb-IVb断面）概略構成を示す図である。 図５（ａ）は、車両が給電位置からずれた位置に停車した場合の磁場発生領域を車両の正面から見た概略図である。図５（ｂ）は、車両が給電位置からずれた位置に停車した場合の磁場発生領域を車両の側方から見た概略図である。 図６（ａ）は、変形例に係る非接触給電システムを車両の正面から見た概略構成を示す図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）における非接触給電システムを車両の側方から見た（受光部から投光部を見たVIb-VIb断面）概略構成を示す図である。 図７（ａ）は、変形例に係る非接触給電システムを車両の正面から見た概略構成を示す図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）における非接触給電システムを車両の側方から見た（受光部から投光部を見たVIIb-VIIb断面）概略構成を示す図である。 変形例において異物の有無の検出対象とする磁場発生領域を説明するための概略図である。 図９（ａ）は、車両の位置ずれを考慮して特定した磁場発生領域を車両の正面から見た概略図である。図９（ｂ）は、車両の位置ずれを考慮して特定した磁場発生領域を車両の側方から見た概略図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１及び図２に示すように、非接触給電システム１は、送電装置（第１コイル装置）１０と、受電装置（第２コイル装置）２０と、異物検出装置３０とを備えており、送電装置１０から受電装置２０に非接触で給電するためのシステムである。送電装置１０は、例えば駐車場等の走行路面（基準面、地上）Ｒに設置されている。受電装置２０は、例えば電気自動車である車両（移動体）Ｖに搭載されている。異物検出装置３０は、地上に設けられている。非接触給電システム１は、駐車場等に到着した車両Ｖに対し、磁界共鳴方式又は電磁誘導方式等のコイル間の磁気結合を利用して、電力を供給するように構成されている。なお、非接触給電方式は、磁気結合を利用したものに限らず、例えば、電界共鳴方式であってもよい。

送電装置１０は、非接触給電により電力を受電装置２０に供給する装置である。送電装置１０は、送電コイル（第１コイル）１１、送電回路１２、及びカバー１５を備えている。送電回路１２は、カバー１５内に収容されている。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、送電コイル１１は、カバー１５の上面において送電コイル１１の上面１３が露出するようにカバー１５内に収容されている。送電装置１０は、上面が露出するように、走行路面Ｒに設けられた凹部内に埋め込まれている。すなわち、走行路面Ｒにおいて送電コイル１１の上面１３が露出している。

このように、送電コイル１１の上面１３とは、送電コイル１１における受電装置２０と対向する面（第１コイル対向面）である。また、送電コイル１１の上面１３とは、送電装置１０における受電装置２０と対向する面（第１装置対向面）である。

送電回路１２は、図示しない電源等より供給された電力から非接触給電に適した高周波の交流電力を生成する。送電回路１２は、車両Ｖが給電可能領域内に停車した状態で、送電コイル１１に交流電力を供給する。ここで、給電可能領域とは、送電装置１０と受電装置２０との間で給電を行うときの車両Ｖの停車位置の範囲である。給電可能領域は、予め定められている。給電可能領域は、例えば、給電効率が所定値以上の領域である等、給電効率に基づいて予め定められている。送電コイル１１は、送電回路１２から供給された交流電力によって磁場を発生させる。この磁場は時間的に正弦波状に変化する交流磁場である。

受電装置２０は、送電装置１０から非接触で電力を受け取る装置である。受電装置２０は、受電コイル（第２コイル）２１、及びカバー２５を備えている。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、受電コイル２１は、カバー２５の下面において受電コイル２１の下面２３が露出するようにカバー２５内に収容されている。受電装置２０は、下面が露出するように、車両Ｖの前輪と後輪との間において、車両Ｖの車体（シャーシ等）の底面に取り付けられている。すなわち、車両Ｖを走行路面Ｒ側から見た場合、受電コイル２１の下面２３が露出している。

このように、受電コイル２１の下面２３とは、受電コイル２１における送電装置１０と対向する面（第２コイル対向面）である。また、受電コイル２１の下面２３とは、受電装置２０における送電装置１０と対向する面（第２装置対向面）である。

受電コイル２１は、送電装置１０から電力を受け取る。具体的には、送電コイル１１で発生した交流磁場中に受電コイル２１が存在することによって、受電コイル２１は誘導電流を発生させる。これにより、受電コイル２１は、非接触（ワイヤレス）で送電コイル１１から交流電力を受け取る。受電コイル２１が受け取った電力は、整流回路や充電回路等を介して車両Ｖのバッテリの充電などに利用される。

異物検出装置３０は、送電装置１０と受電装置２０との間の異物を検出する装置である。具体的には、異物検出装置３０は、投光部３１、受光部３２、異物検出部３３、領域特定部３４、記憶部３５、情報取得部３６、及び位置検出部３７を備えている。異物検出部３３、領域特定部３４、記憶部３５、情報取得部３６、及び位置検出部３７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備えるＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって構成されている。

投光部３１は、給電可能領域に停車する車両Ｖの受電装置２０と送電装置１０との間の領域を含むように、複数本の光ビームＬを照射する。なお、車両Ｖごと（車両Ｖの種類ごと）に受電装置２０の取り付け高さが異なるなど、給電可能領域に停車する車両Ｖの受電装置２０と送電装置１０との間の領域は、車両Ｖごとに異なる。このため、投光部３１は、非接触給電システム１において給電対象とするすべての車両Ｖに搭載された受電装置２０と、送電装置１０との間の領域を含むように光ビームＬを照射する。投光部３１は、送電装置１０と受電装置２０との間での給電開始の直前、及び給電中に光ビームＬを照射する。

受光部３２は、投光部３１から照射された複数本の光ビームＬを検出する。受光部３２は、照射された複数本の光ビームＬを、いずれの光ビームＬが検出されたかを識別可能に検出する。例えば、それぞれの光ビームＬを受光しうる位置ごとに、フォトダイオードなどの光検出センサが設けられている。

記憶部３５は、送電コイル１１の上面１３の形状、上面１３の大きさ、上面１３における走行路面Ｒからの高さ位置、及び、送電装置１０における受電装置２０と対向する面の走行路面Ｒからの高さ位置を含む送電装置情報（第１コイル装置情報）を記憶する。なお、送電装置１０における受電装置２０と対向する面とは、本実施形態では、送電コイル１１の上面１３である。このため、本実施形態において記憶部３５は、送電コイル１１の上面１３の形状、上面１３の大きさ、及び上面１３における走行路面Ｒからの高さ位置を含む送電装置情報を記憶している。送電コイル１１の上面１３の形状、上面１３の大きさ、及び上面１３の走行路面Ｒからの高さ位置は、非接触給電システム１の設計者等によって予め設定されている。本実施形態では、上面１３の高さ位置と走行路面Ｒの高さ位置とは一致している。

情報取得部３６は、受電コイル２１の下面２３の形状、下面２３の大きさ、下面２３の走行路面Ｒからの高さ位置、及び、受電装置２０における送電装置１０と対向する面の走行路面Ｒからの高さ位置を含む受電装置情報（第２コイル装置情報）を取得する。なお、受電装置２０における送電装置１０と対向する面とは、本実施形態では、受電コイル２１の下面２３である。このため、本実施形態において情報取得部３６は、受電コイル２１の下面２３の形状、下面２３の大きさ、下面２３の走行路面Ｒからの高さ位置を含む受電装置情報を取得する。

ここで、情報取得部３６は、受電装置情報を通信装置を介して車両Ｖから直接取得してもよい。例えば、情報取得部３６は、車両Ｖの識別情報を取得し、車両Ｖごとに受電装置情報と識別情報とを対応付けて記憶するサーバ等から識別情報に基づいて当該車両Ｖに対応する受電装置情報を取得してもよい。この場合、情報取得部３６は、車両Ｖから通信装置を介して識別情報を取得してもよく、車両Ｖのナンバープレート等を読み取ることで識別情報を取得してもよい。また、情報取得部３６は、サーバ等から受電装置情報を取得することに限定されず、車両Ｖごとに受電装置情報と識別情報とを対応付けて記憶していてもよい。

位置検出部３７は、車両Ｖにおける、送電装置１０と受電装置２０との対向方向（上下方向）に直交する水平方向（第１方向）の位置を検出する。位置検出部３７は、給電を行うために停車した車両Ｖの位置を検出する。例えば、位置検出部３７は、車両Ｖに搭載されたＧＰＳ受信装置で測位された車両Ｖの位置を取得してもよい。例えば、位置検出部３７は、非接触給電のための磁場とは異なる、位置検出用に発生させた磁場を用いる等、種々のセンサ等を用いて車両Ｖの位置を検出してもよい。

領域特定部３４は、記憶部３５が記憶する送電装置情報と、情報取得部３６で取得された受電装置情報とに基づいて、給電時に送電コイル１１の上面１３と受電コイル２１の下面２３との間に発生する磁場発生領域Ｘを特定（推定）する。領域特定部３４は、磁場発生領域Ｘの形状、大きさ、及び位置を三次元的に特定する。磁場発生領域Ｘは、例えば、磁場の強さが所定の閾値以上の領域とすることができる。磁場は交流磁場であるので、磁場の強さとは、たとえば実効値の意味である。領域特定部３４は、送電装置情報及び受電装置情報、並びに送電コイル１１及び受電コイル２１の特性等を考慮して周知のシミュレーションを行うことで磁場発生領域Ｘを特定することができる。

また、領域特定部３４は、磁場発生領域Ｘを近似等を行うことで特定してもよい。領域特定部３４は、送電装置情報及び受電装置情報に基づいて、送電コイル１１の上面１３と受電コイル２１の下面２３との位置関係を三次元的に把握することができる。より詳細には、領域特定部３４は、位置検出部３７で検出された車両Ｖの位置、送電装置情報及び受電装置情報に基づいて送電コイル１１の上面１３に対する受電コイル２１の下面２３の位置を三次元的に把握することができる。

なお、領域特定部３４は、位置検出部３７で検出された車両Ｖの位置を用いなくてもよい。この場合、領域特定部３４は、車両Ｖが給電可能領域内の予め定められた給電位置に停車したと仮定して、送電装置情報及び受電装置情報に基づいて送電コイル１１の上面１３に対する受電コイル２１の下面２３の位置を三次元的に把握することができる。予め定められた給電位置とは、例えば、給電可能領域内において最も給電効率が良い車両Ｖの位置、或いは、送電コイル１１の水平方向の中心位置と受電コイル２１の水平方向の中心位置とが上下方向において一致する位置であってもよい。送電コイル１１の上面１３に対する受電コイル２１の下面２３の位置を三次元的に把握する手法については、周知の方法を用いることができる。この場合、位置検出部３７を省略してもよい。

領域特定部３４は、三次元的に把握された送電コイル１１の上面１３及び受電コイル２１の下面２３の位置に基づいて、図３に示すように、送電コイル１１の上面１３と受電コイル２１の下面２３との間に形成される柱状又は錐台状のコイル間領域Ｃ１を三次元的に算出する。柱状又は錐台状のコイル間領域Ｃ１とは、送電コイル１１の上面１３の外周縁と、受電コイル２１の下面２３の外周縁とを全周にわたって直線的につなぐことによって形成される空間である。領域特定部３４は、算出したコイル間領域Ｃ１を磁場発生領域Ｘとして特定する。

ここで、送電コイル１１の上面１３の形状及び大きさと、受電コイル２１の下面２３の形状及び大きさとが同じである場合、コイル間領域Ｃ１は柱状となる。この場合、コイル間領域Ｃ１は、送電コイル１１の上面１３及び受電コイル２１の下面２３の形状に応じて、円柱状、四角柱状など種々の柱状となる。また、送電コイル１１の上面１３の形状と受電コイル２１の下面２３の形状とが同じであり、送電コイル１１の上面１３の大きさと受電コイル２１の下面２３の大きさとが互いに異なる場合、コイル間領域Ｃ１は錐台状となる。この場合、コイル間領域Ｃ１は、送電コイル１１の上面１３及び受電コイル２１の下面２３の形状に応じて、円錐台状、四角錐台状など種々の錐台状となる。

また、給電時に送電コイル１１の上面１３と受電コイル２１の下面２３との間に発生する磁場は、コイル間領域Ｃ１の外側にも発生する場合がある。このため、領域特定部３４は、この磁場が発生する箇所の膨らみを考慮して磁場発生領域Ｘを特定することもできる。具体的には、領域特定部３４は、送電コイル１１の上面１３の外周縁を全周にわたって外側に所定の拡大長さＫだけ拡大した送電側コイル拡大面１４（拡大第１コイル対向面）を算出する。同様に、領域特定部３４は、受電コイル２１の下面２３の外周縁を全周にわたって外側に拡大長さＫだけ拡大した受電側コイル拡大面２４（拡大第２コイル対向面）を算出する。領域特定部３４は、送電側コイル拡大面１４と受電側コイル拡大面２４との間に形成される柱状又は錐台状の拡大コイル間領域Ｃ２を三次元的に算出する。領域特定部３４は、拡大コイル間領域Ｃ２をコイル間領域Ｃ１と同様に算出することができる。

領域特定部３４は、算出した拡大コイル間領域Ｃ２のうち、送電装置１０における受電装置２０と対向する面の高さ位置と、受電装置２０における送電装置１０と対向する面との高さ位置との間の領域を、磁場発生領域Ｘとして特定する。ここで、本実施形態において、送電装置１０における受電装置２０と対向する面とは、送電コイル１１の上面１３である。送電コイル１１の上面１３の高さ位置と、送電側コイル拡大面１４の高さ位置とは同じである。同様に、受電装置２０における送電装置１０と対向する面とは、受電コイル２１における下面２３である。受電コイル２１における下面２３の高さ位置と、受電側コイル拡大面２４とは同じ高さ位置である。このため、本実施形態において、領域特定部３４は、拡大コイル間領域Ｃ２の全体を磁場発生領域Ｘとして特定する。

ここで、送電コイル１１の上面１３と受電コイル２１の下面２３との対向方向の間隔を、ギャップ長Ｇとする。ギャップ長Ｇが増加すると磁場が発生する箇所の膨らみ量も増加するので、所定の拡大長さＫは、ギャップ長Ｇ×Ｐ以下の長さとする。ここで、Ｐは、コイルの形式(サーキュラー型、ソレノイド型など)やコイル形状（正方形状、細長い長方形状など）に応じて決まる定数であり、本実施形態においては、０以上１以下の範囲内の値であることが多い。このため、拡大長さＫを０（ゼロ）とした場合には、磁場発生領域Ｘはコイル間領域Ｃ１と同じとなる。磁場が発生する箇所の広がりに応じて拡大長さＫを設定することで、コイル間領域Ｃ１と、拡大長さＫをギャップ長Ｇとしたときの拡大コイル間領域Ｃ２との間で磁場発生領域Ｘを設定することができる。

これにより、領域特定部３４は、図４（ａ）及び図４（ｂ）、並びに図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、送電コイル１１の上面１３と受電コイル２１の下面２３との間に発生する磁場発生領域Ｘを特定することができる。図４（ａ）及び図４（ｂ）、並びに図５（ａ）及び図５（ｂ）では、コイル間領域Ｃ１を磁場発生領域Ｘとして特定した場合を示している。また、図４（ａ）及び図４（ｂ）は、車両Ｖが給電可能領域内の予め定められた給電位置に停車している場合において、領域特定部３４が特定した磁場発生領域Ｘを示している。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、給電可能領域内において車両Ｖが給電位置からずれた位置に停車している場合に、位置検出部３７で検出された車両Ｖの位置を用いて領域特定部３４が特定した磁場発生領域Ｘを示している。なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）では、磁場発生領域Ｘを示すために、受光部３２等を省略している。

異物検出部３３は、領域特定部３４で特定された磁場発生領域Ｘ内の異物の有無を検出する。本実施形態において、異物検出部３３は、受光部３２における光ビームＬの検出結果に基づいて異物の有無を検出する。すなわち、異物が光ビームを遮ることを利用して異物の有無を検出する。また、異物検出部３３は、磁場発生領域Ｘ内の異物の有無を検出するために、受光部３２で検出される複数の光ビームＬのうち、磁場発生領域Ｘ内を通る光ビームＬの検出結果に基づいて異物の有無を検出する。異物検出部３３は、周知の技術を用いて、投光部３１から照射された複数の光ビームＬのうち、領域特定部３４で特定された磁場発生領域Ｘ内を通る光ビームＬを特定する。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す例では、磁場発生領域Ｘ内を通る光ビームＬを黒丸で示し、磁場発生領域Ｘ外を通る光ビームＬを白抜きの丸で示している。異物検出部３３は、磁場発生領域Ｘ内を通る光ビームＬのいずれかが受光部３２によって検出されない場合、磁場発生領域Ｘ内に異物が有りと検出する。異物検出部３３は、磁場発生領域Ｘ内を通る光ビームＬが受光部３２によってすべて検出されている場合、磁場発生領域Ｘ内に異物が無いと検出する。

磁場発生領域Ｘ外を通る光ビームＬは、例えば、車両Ｖの車体に遮られたり、給電の際に異物が存在しても給電に影響を及ぼさない（影響が小さい）領域を通っている。このため、異物検出部３３は、磁場発生領域Ｘ外を通る光ビームＬの検出結果については、異物を検出するために使用しない。

異物検出部３３によって異物が検出された場合、送電回路１２は、送電コイル１１への交流電力の供給を停止する。これにより、磁場発生領域Ｘ内に異物が存在する場合には、送電装置１０と受電装置２０との間の給電が停止する又は給電が開始されない。

本実施形態は以上のように構成され、非接触給電システム１の異物検出装置３０では、記憶部３５に記憶された送電装置情報と、情報取得部３６で取得された受電装置情報とに基づいて磁場発生領域Ｘが特定される。そして、異物検出装置３０では、異物検出部３３において、磁場発生領域Ｘ内の異物の有無が検出される。これにより、車両Ｖごとに受電コイル２１の下面２３の形状等が異なっていても、車両Ｖに応じて磁場発生領域Ｘを正しく特定することができる。これにより、異物検出装置３０は、送電装置１０と受電装置２０との間の異物のうち、非接触給電に支障を及ぼさない異物はできるだけ検出しないようにし、非接触給電が停止する可能性を低くすることができる。

領域特定部３４は、送電コイル１１の上面１３と受電コイル２１の下面２３との間に形成される柱状又は錐台状のコイル間領域Ｃ１を磁場発生領域として特定することができる。この場合、異物検出装置３０は、異物が存在している場合に給電に大きく影響を与える領域を、磁場発生領域Ｘとして容易に特定することができる。

領域特定部３４は、送電コイル１１の上面１３を拡大した送電側コイル拡大面１４と、受電コイル２１の下面２３を拡大した受電側コイル拡大面２４との間に形成される柱状又は錐台状の拡大コイル間領域Ｃ２を磁場発生領域Ｘとして特定することができる。この場合、異物検出装置３０は、送電コイル１１と受電コイル２１との間で磁場が発生する箇所が外側に膨らむ場合であっても、外側に膨らむ磁場が発生する箇所を含む領域を磁場発生領域Ｘとして容易に特定することができる。

領域特定部３４は、送電装置情報及び受電装置情報に加え、位置検出部３７で検出された車両Ｖの位置に基づいて磁場発生領域Ｘを特定する。これにより、異物検出装置３０は、例えば、車両Ｖの停車位置が予め定められた給電位置からずれていたとしても、このずれも考慮して精度良く磁場発生領域Ｘを特定することができる。

次に、変形例として、送電装置１０及び受電装置２０に代えて、これらとは構成が異なる送電装置及び受電装置を用いた場合における磁場発生領域Ｘの特定の方法について説明する。送電装置１０とは異なる構成の送電装置として、例えば、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す送電装置１０Ａがある。送電装置１０Ａは、上記実施形態と同様に送電コイル１１等を備えている。送電装置１０Ａにおいて、送電コイル１１は、カバー１５内に収容されており、カバー１５の上面において露出していない。すなわち、送電コイル１１の上面がカバー１５によって覆われている。なお、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す例では、送電装置１０Ａは走行路面Ｒ上に設置されている。送電装置１０Ａの上面１６の高さ位置は、走行路面Ｒの高さ位置よりも高くなっている。

受電装置２０とは異なる構成の受電装置として、例えば、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す受電装置２０Ａがある。受電装置２０Ａは、上記実施形態と同様に受電コイル２１等を備えている。受電装置２０Ａにおいて、受電コイル２１は、カバー２５内に収容されており、カバー２５の下面において露出していない。すなわち、受電コイル２１の下面がカバー２５によって覆われている。

以下、送電装置１０Ａ及び受電装置２０Ａのように、送電コイル１１及び受電コイル２１がカバー１５及びカバー２５によってそれぞれ覆われている場合における磁場発生領域Ｘの特定の方法について、図８を用いて説明する。

送電装置１０Ａを用いる場合、記憶部３５は、送電コイル１１の上面１３の形状、上面１３の大きさ、上面１３における走行路面Ｒからの高さ位置、及び、送電装置１０Ａにおける受電装置２０Ａと対向する面（第１装置対向面）の走行路面Ｒからの高さ位置を含む送電装置情報（第１コイル装置情報）を記憶する。なお、送電装置１０Ａにおける受電装置２０Ａと対向する面とは、送電装置１０Ａを用いる場合には、カバー１５の上面１６である。このため、記憶部３５は、送電コイル１１の上面１３の形状、上面１３の大きさ、上面１３における走行路面Ｒからの高さ位置、及びカバー１５の上面１６における走行路面Ｒからの高さ位置を記憶している。

受電装置２０Ａを用いる場合、情報取得部３６は、受電コイル２１の下面２３の形状、下面２３の大きさ、下面２３の走行路面Ｒからの高さ位置、及び、受電装置２０Ａにおける送電装置１０Ａと対向する面（第２装置対向面）の走行路面Ｒからの高さ位置を含む受電装置情報（第２コイル装置情報）を取得する。なお、受電装置２０Ａにおける送電装置１０Ａと対向する面とは、受電装置２０Ａを用いる場合には、カバー２５の下面２６である。このため、情報取得部３６は、受電コイル２１の下面２３の形状、下面２３の大きさ、下面２３の走行路面Ｒからの高さ位置、カバー２５の下面２６における走行路面Ｒからの高さ位置を含む受電装置情報を取得する。

領域特定部３４は、記憶部３５が記憶する送電装置情報と、情報取得部３６で取得された受電装置情報とに基づいて、給電時に送電装置１０Ａのカバー１５の上面１６と受電装置２０Ａのカバー２５の下面２６との間に発生する磁場発生領域Ｘを特定する。領域特定部３４は、送電装置情報及び受電装置情報、並びに送電コイル１１及び受電コイル２１の特性等を考慮して周知のシミュレーションを行うことで磁場発生領域Ｘを特定することができる。

また、領域特定部３４は、送電装置１０Ａと受電装置２０Ａとの間に発生する磁場発生領域Ｘを近似等を行うことで特定してもよい。領域特定部３４は、送電装置情報及び受電装置情報に基づいて、送電コイル１１の上面１３、受電コイル２１の下面２３、カバー１５の上面１６、及びカバー２５の下面２６の位置関係を三次元的に把握することができる。より詳細には、領域特定部３４は、位置検出部３７で検出された車両Ｖの位置、送電装置情報及び受電装置情報に基づいて、送電コイル１１の上面１３及びカバー１５の上面１６に対する受電コイル２１の下面２３及びカバー２５の下面２６の位置を三次元的に把握することができる。

なお、領域特定部３４は、位置検出部３７で検出された車両Ｖの位置を用いなくてもよい。この場合、領域特定部３４は、車両Ｖが給電可能領域内の予め定められた給電位置に停車したと仮定して、送電装置情報及び受電装置情報に基づいて、送電コイル１１の上面１３及びカバー１５の上面１６に対する受電コイル２１の下面２３及びカバー２５の下面２６の位置を三次元的に把握することができる。

領域特定部３４は、上記の実施形態と同様に、送電コイル１１の上面１３と受電コイル２１の下面２３との間に形成されるコイル間領域Ｃ１を三次元的に算出する。領域特定部３４は、コイル間領域Ｃ１のうち、カバー１５の上面１６とカバー２５の下面２６との間の領域を磁場発生領域Ｘとして特定する。

また、給電時に送電コイル１１の上面１３と受電コイル２１の下面２３との間に発生する磁場は、コイル間領域Ｃ１の外側にも発生する場合がある。このため、領域特定部３４は、この磁場が発生する箇所の膨らみを考慮して磁場発生領域Ｘを特定することもできる。具体的には、領域特定部３４は、上記の実施形態と同様に、送電側コイル拡大面１４と受電側コイル拡大面２４との間に形成される拡大コイル間領域Ｃ２を三次元的に算出する。

領域特定部３４は、算出した拡大コイル間領域Ｃ２のうち、送電装置１０Ａにおける受電装置２０Ａと対向する面の高さ位置と、受電装置２０Ａにおける送電装置１０Ａと対向する面との高さ位置との間の領域を、磁場発生領域Ｘとして特定する。ここで、本実施形態において、送電装置１０Ａにおける受電装置２０Ａと対向する面とは、カバー１５の上面１６である。同様に、受電装置２０Ａにおける送電装置１０Ａと対向する面とは、カバー２５における下面２６である。このため、本実施形態において、領域特定部３４は、拡大コイル間領域Ｃ２のうち、カバー１５の上面１６の高さ位置とカバー２５の下面２６の高さ位置との間の領域を磁場発生領域Ｘとして特定する。

送電装置１０Ａ及び受電装置２０Ａを用いる場合、カバー１５内及びカバー２５内には異物が侵入しない。このため、カバー１５の内部（カバー１５自身を含む）及びカバー２５の内部（カバー２５自身を含む）は異物の検出対象外とすることができる。上述した方法によって磁場発生領域Ｘを特定することで、領域特定部３４は、カバー１５の内部及びカバー２５の内部を除外して、送電装置１０Ａと受電装置２０Ａとの間に生じる磁場発生領域Ｘを精度良く特定することができる。磁場発生領域Ｘではカバー１５の内部及びカバー２５の内部が除外されているため、異物検出部３３が異物の検出を行う際に、カバー１５及びカバー２５を異物として検出してしまうことを防止できる。

以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の例では、領域特定部３４は、位置検出部３７で検出された車両Ｖの位置又は予め定められた給電位置を用いて、送電コイル１１の上面１３に対する受電コイル２１の下面２３の位置等を把握し、磁場発生領域Ｘを特定した。これに対し、領域特定部３４は、位置検出部３７で検出された車両Ｖの位置又は予め定められた給電位置を用いずに、車両Ｖが給電可能領域内のどの場所に停車するかに依存しない磁場発生領域Ｘを特定してもよい。この場合、領域特定部３４は、例えば、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、給電可能領域内での最大の位置ずれを考慮して磁場発生領域Ｘを特定してもよい。すなわち、領域特定部３４は、車両Ｖが給電可能領域内の任意の位置で停車したと仮定したときの磁場発生領域を特定し、特定したすべての磁場発生領域を含むように磁場発生領域Ｘを特定してもよい。この場合、位置検出部３７を省略してもよい。

なお、図９（ａ）において、一点鎖線で示す車両Ｖ、及び送電コイル１１と受電コイル２１との間に発生する磁場発生領域等は、給電可能領域内において車両Ｖの幅方向の一方の端部側に最大までずれたときの状態を示している。破線で示す車両、及び送電コイル１１と受電コイル２１との間に発生する磁場発生領域等は、給電可能領域内において車両Ｖの幅方向の他方の端部側に最大までずれたときの状態を示している。同様に、図９（ｂ）において、一点鎖線で示す車両Ｖ、及び送電コイル１１と受電コイル２１との間に発生する磁場発生領域等は、給電可能領域内において車両Ｖの前後方向の一方の端部側に最大までずれたときの状態を示している。破線で示す車両、及び送電コイル１１と受電コイル２１との間に発生する磁場発生領域等は、給電可能領域内において車両Ｖの前後方向の他方の端部側に最大までずれたときの状態を示している。領域特定部３４は、一点鎖線及び破線で示すこれらの磁場発生領域のすべてを含む領域を磁場発生領域Ｘとして特定する。

また、送電装置及び受電装置のうち、両方が、図８に示すようにコイルがカバーに覆われた送電装置１０Ａ及び受電装置２０Ａでなくてもよい。図６及び図７に示すように、送電装置及び受電装置のうち、いずれか一方が、コイルがカバーに覆われた送電装置１０Ａ又は受電装置２０Ａであってもよい。この場合（図６及び図７に示す場合）も、図３及び図８を用いて説明したのと同様に、領域特定部３４は、磁場発生領域Ｘを特定することができる。

異物検出部３３は、受光部３２における光ビームＬの検出結果に基づいて磁場発生領域Ｘ内の異物の有無の検出を行ったが、受光部３２の検出結果以外の情報に基づいて異物の有無の検出を行ってもよい。例えば、異物検出部３３は、ステレオカメラ等の撮像装置で撮像された画像に対して周知の画像処理を行うことにより、磁場発生領域Ｘ内の異物の有無を検出してもよい。また、異物検出部３３は、レーザーを照射し、異物によって反射するレーザーの検出結果に基づいて、磁場発生領域Ｘ内の異物の有無を検出してもよい。

送電コイル１１及び受電コイル２１は、例えば、サーキュラー型のコイルである。サーキュラー型のコイルは、送電コイル１１と受電コイル２１との対向方向に沿って見たときに、渦巻状に巻かれた導線とを含む。この導線は、例えば、矩形または円形に巻かれている。或いは、送電コイル１１及び受電コイル２１は、ソレノイド型のコイルであってもよい。

上記の例では、走行路面Ｒ（地上）に設置された送電装置１０から車両Ｖ側へ送電したが、車両Ｖから走行路面Ｒ側（地上側）に送電してもよい。

また、上記の例では、地上側から車両Ｖに給電したが、車両Ｖ以外の移動体に給電することもできる。移動体として、例えば、船であってもよい。船に給電する場合、例えば、港等に設けられた送電装置の送電コイルの取り付け面を基準面とすることができる。また、船に搭載された受電装置の送電コイルにおける送電装置側の面の高さ位置などは、給電位置における基準面からの高さ位置とすることができる。例えば、船に側方から給電する場合は、基準面は垂直な面であり、高さ位置のかわりに、基準面からの水平方向距離を用いる。また、移動体は、車両Ｖ及び船に限定されず、例えばバイク、自転車、電車、飛行機であってもよい。

受電装置２０は、車両Ｖの前輪より前方、もしくは車両Ｖの後輪より後方において、車両Ｖの車体の底面に取り付けられていてもよい。送電回路１２は、カバー１５内に収容されておらず、別筐体に収容されていてもよい。

１ 非接触給電システム
１０ 送電装置（第１コイル装置）
１１ 送電コイル（第１コイル）
１３ 送電コイルの上面（第１コイル対向面、第１装置対向面）
１４ 送電側コイル拡大面（拡大第１コイル対向面）
１６ カバーの上面（第１装置対向面）
２０ 受電装置（第２コイル装置）
２１ 受電コイル（第２コイル）
２３ 受電コイルの下面（第２コイル対向面、第２装置対向面）
２４ 受電側コイル拡大面（拡大第２コイル対向面）
２６ カバーの下面（第２装置対向面）
３０ 異物検出装置
３３ 異物検出部
３４ 領域特定部
３５ 記憶部
３６ 情報取得部
３７ 位置検出部
Ｃ１ コイル間領域
Ｃ２ 拡大コイル間領域
Ｒ 走行路面（基準面）
Ｖ 車両（移動体）
Ｘ 磁場発生領域

Claims (3)

1. 第１コイルを有すると共に基準面に設置された第１コイル装置と、第２コイルを有すると共に移動体に搭載された第２コイル装置との間で非接触で給電する非接触給電システムの異物検出装置であって、
   前記第１コイルにおける前記第２コイル装置と対向する第１コイル対向面の形状、前記第１コイル対向面の大きさ、前記第１コイル対向面の前記基準面からの高さ位置、及び前記第１コイル装置における前記第２コイル装置と対向する第１装置対向面の前記基準面からの高さ位置を含む第１コイル装置情報を記憶する記憶部と、
   前記第２コイルにおける前記第１コイル装置と対向する第２コイル対向面の形状、前記第２コイル対向面の大きさ、前記第２コイル対向面の前記基準面からの高さ位置、及び前記第２コイル装置における前記第１コイル装置と対向する第２装置対向面の前記基準面からの高さ位置を含む第２コイル装置情報を取得する情報取得部と、
   前記第１コイル装置情報と前記第２コイル装置情報とに基づいて、前記給電時に前記第１装置対向面と前記第２装置対向面との間に発生する磁場発生領域を特定する領域特定部と、
   特定された前記磁場発生領域内の異物の有無を検出する異物検出部と、を備え、
   前記領域特定部は、前記第１コイル対向面と前記第２コイル対向面との間に形成される柱状又は錐台状のコイル間領域のうち、前記第１装置対向面と前記第２装置対向面との間の領域を前記磁場発生領域として特定する、非接触給電システムの異物検出装置。
2. 第１コイルを有すると共に基準面に設置された第１コイル装置と、第２コイルを有すると共に移動体に搭載された第２コイル装置との間で非接触で給電する非接触給電システムの異物検出装置であって、
   前記第１コイルにおける前記第２コイル装置と対向する第１コイル対向面の形状、前記第１コイル対向面の大きさ、前記第１コイル対向面の前記基準面からの高さ位置、及び前記第１コイル装置における前記第２コイル装置と対向する第１装置対向面の前記基準面からの高さ位置を含む第１コイル装置情報を記憶する記憶部と、
   前記第２コイルにおける前記第１コイル装置と対向する第２コイル対向面の形状、前記第２コイル対向面の大きさ、前記第２コイル対向面の前記基準面からの高さ位置、及び前記第２コイル装置における前記第１コイル装置と対向する第２装置対向面の前記基準面からの高さ位置を含む第２コイル装置情報を取得する情報取得部と、
   前記第１コイル装置情報と前記第２コイル装置情報とに基づいて、前記給電時に前記第１装置対向面と前記第２装置対向面との間に発生する磁場発生領域を特定する領域特定部と、
   特定された前記磁場発生領域内の異物の有無を検出する異物検出部と、を備え、
   前記領域特定部は、前記第１コイル対向面の外周縁を全周にわたって外側に所定の拡大長さ拡大した拡大第１コイル対向面と、前記第２コイル対向面の外周縁を全周にわたって外側に前記拡大長さ拡大した拡大第２コイル対向面との間に形成される柱状又は錐台状の拡大コイル間領域のうち、前記第１装置対向面の高さ位置と前記第２装置対向面の高さ位置との間の領域を前記磁場発生領域として特定し、
   前記拡大長さは、前記第１コイル対向面と前記第２コイル対向面との対向方向の間隔以下の長さである、非接触給電システムの異物検出装置。
3. 前記移動体における、前記第１コイル装置と前記第２コイル装置との対向方向に直交する第１方向の位置を検出する位置検出部を更に備え、
   前記領域特定部は、前記第１コイル装置情報と、前記第２コイル装置情報と、前記位置検出部で検出された前記移動体の位置とに基づいて、前記磁場発生領域を特定する、請求項１又は２に記載の非接触給電システムの異物検出装置。

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