JP6939098B2 - 非接触給電システムによる異物検知方法及び非接触給電システム - Google Patents

Description

本発明は、地上に設置された送電コイルと車両に搭載された受電コイルとの間で非接触給電を行う非接触給電システムによる異物検知方法に関する。

従来では、送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する電力伝送システムとして特許文献１が開示されている。特許文献１に開示された電力伝送システムでは、車両が停止して送電を開始してから異物検出センサを起動していた。

特開２０１４−２３４１４号公報

しかしながら、上述した従来の電力伝送システムでは、異物検出センサが検知した情報の経時変化によって異物を検出しているので、送電中に乗員が車両を乗り降りして車両の姿勢が変化すると、異物を誤って検知してしまうという問題点があった。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、乗員が車両を乗り降りして車両の姿勢が変化しても異物の検知を正確に行うことのできる非接触給電方法及び非接触給電システムを提供することを目的とする。

そこで、本発明の一態様に係る非接触給電システムによる異物検知方法及び非接触給電システムは、送電コイルと受電コイルとの間のコイル間距離を検出し、送電コイルと受電コイルとの間に設定された異物検知範囲内に存在する異物を検知する。そして、異物検知部を給電装置または車両のいずれかに設置し、コイル間距離に応じて異物検知範囲を変化させる。

本発明によれば、乗員が車両を乗り降りして車両の姿勢が変化しても異物の検知を正確に行うことができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムの構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムの変形例の構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムの異物検知範囲を説明するための図である。 図４は、本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムにおける異物の検知方法を説明するための図である。 図５は、本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムにおける走行時の異物の検知方法を説明するための図である。 図６は、本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムにおける停止時の異物の検知方法を説明するための図である。 図７は、本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムによる異物検知処理の処理手順を示すフローチャートである。 図８は、本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムの車両側で実行される異物検知処理の処理手順を示すフローチャートである。 図９は、本発明の第２実施形態に係る非接触給電システムの構成を示すブロック図である。 図１０は、本発明の第２実施形態に係る非接触給電システムの異物検知範囲を説明するための図である。 図１１は、本発明の第２実施形態に係る非接触給電システムにおける異物の検知方法を説明するための図である。 図１２は、本発明の第２実施形態に係る非接触給電システムにおける地上側の異物の検知方法を説明するための図である。 図１３は、本発明の第２実施形態に係る非接触給電システムにおける車両側の異物の検知方法を説明するための図である。 図１４は、本発明の第２実施形態に係る非接触給電システムによる異物検知処理の処理手順を示すフローチャートである。 図１５は、本発明の第２実施形態に係る非接触給電システムの地上側で実行される異物検知処理の処理手順を示すフローチャートである。

［第１実施形態］
以下、本発明を適用した第１実施形態について図面を参照して説明する。

［非接触給電システムの構成］
図１は、本実施形態に係る非接触給電システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る非接触給電システム１は、地上に設置された給電装置１００と、車両に搭載された受電装置２００とを備えている。この非接触給電システム１は、給電スタンド等に配置された給電装置１００から電気自動車やハイブリッド車等の車両１０に搭載された受電装置２００に非接触で電力を供給し、車載バッテリを充電するものである。

給電装置１００は、給電スタンド近傍の駐車スペースに配置された送電コイル１２を備えている。一方、受電装置２００は、車両１０の底面に設置された受電コイル２２を備えている。この受電コイル２２は、車両１０が駐車スペースの所定位置に停車したときに送電コイル１２に対向するように配置されている。

送電コイル１２は、導電線からなる一次コイルによって構成され、電力を磁気に変換することによって受電コイル２２に電力を送電する。また、受電コイル２２は、同じく導電線からなる二次コイルによって構成され、磁気を電力に変換することによって送電コイル１２からの電力を受電する。両コイル間における電磁誘導作用により、送電コイル１２から受電コイル２２へ非接触で電力を供給することが可能となる。

地上側の給電装置１００は、電力制御部１１と、送電コイル１２と、無線通信部１３と、制御部１４とを備えている。送電コイル１２は、地上側ユニット１５に搭載されている。

電力制御部１１は、交流電源１１０から送電される交流電力を高周波の交流電力に変換して送電コイル１２に送電するための回路である。そして、電力制御部１１は、整流部１１１と、ＰＦＣ回路１１２と、インバータ１１３とを備えている。

整流部１１１は、交流電源１１０に電気的に接続され、交流電源１１０から出力される交流電力を整流する回路である。ＰＦＣ回路１１２は、整流部１１１から出力される波形を整形することで力率を改善するための回路（Power Factor Correction）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、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子で構成されたＰＷＭ制御回路を備え、スイッチング制御信号に基づいて直流電力を交流電力に変換して送電コイル１２に供給する。

無線通信部１３は、車両１０側に設けられた無線通信部２５と双方向の通信を行う。

制御部１４は、給電装置１００全体を制御するためのコントローラであり、車両１０が駐車スペースの所定の停止位置に駐車すると、電力制御部１１を制御して送電コイル１２から受電コイル２２へ送電する。また、制御部１４は、無線通信部１３を介して受電装置２００との間で情報の送受信を行う。

一方、車両１０側の受電装置２００は、受電コイル２２と、コイル間距離検出部２３と、異物検知部２４と、無線通信部２５と、充電制御部２６と、整流部２７と、リレー部２８と、バッテリ２９と、インバータ３０と、モータ３１と、通知部３２とを備えている。受電コイル２２とコイル間距離検出部２３と異物検知部２４は、車両側ユニット３３に一体に搭載されている。また、本実施形態では、コイル間距離検出部２３と異物検知部２４を別々に設置しているが、異物検知部２４でコイル間距離も検出するように構成すれば、共用して使用することも可能である。

受電コイル２２は、車両１０を駐車スペースの所定の停止位置に駐車すると、送電コイル１２の直上に正対する位置に配置されている。

コイル間距離検出部２３は、送電コイル１２と受電コイル２２との間のコイル間距離を検出するセンサであり、音波センサやレーダー等の機器によって構成されている。例えば、コイル間距離検出部２３は、送信波を出力して地上側ユニット１５の筐体に当たって跳ね返ってきた反射波を受信し、送信から受信までの時間を計測してコイル間距離を検出する。したがって、コイル間距離は、車両側ユニット３３から地上側ユニット１５までの筐体間の距離でもある。尚、本実施形態では、コイル間距離検出部２３を車両１０の車両側ユニット３３に設置しているが、地上側ユニット１５に設置してもよい。

異物検知部２４は、送電コイル１２と受電コイル２２との間に設定された異物検知範囲内に存在する異物を検知するセンサであり、音波センサやレーダー等の機器によって構成されている。異物検知部２４は、送電コイル１２を備えた給電装置１００か受電コイル２２が搭載された車両１０のいずれかに設置されている。本実施形態では、図１に示すように、異物検知部２４が車両１０に設置されている場合について説明するが、図２に示すように、異物検知部１７を給電装置１００の地上側ユニット１５に設置してもよい。

異物検知部２４は、異物検知範囲内に存在する異物を検知しており、図３に示すように異物検知範囲には、車両１０が停止しているときの異物検知範囲Ａ１と、車両１０が走行しているときの異物検知範囲Ａ２がある。停止時の異物検知範囲Ａ１は、車両側ユニット３３の幅よりも広い所定の幅Ｗ１と、異物検知距離Ｌ１とによって規定される領域である。所定の幅Ｗ１は、異物が存在した場合に非接触給電に影響を及ぼす範囲に設定されている。異物検知距離Ｌ１は、車両１０の底面から送電コイル１２が設置された地上側ユニット１５の直近までの距離に設定されている。そして、異物検知距離Ｌ１は、コイル間距離検出部２３で検出されたコイル間距離に応じて変化する。

走行時の異物検知範囲Ａ２は、車両側ユニット３３の幅よりも広い所定の幅Ｗ１と、異物検知距離Ｌ２とによって規定される領域である。所定の幅Ｗ１は、停止時の異物検知範囲Ａ１と同様に、異物が存在した場合に非接触給電に影響を及ぼす範囲に設定されている。異物検知距離Ｌ２は、車両に付着している異物を検知するために必要な距離に予め設定されており、車両１０の底面から近距離に設定されている。したがって、車両が走行しているときの異物検知範囲Ａ２は、車両が停止しているときの異物検知範囲Ａ１よりも狭く設定されている。また、車両１０が駐車するために走行しているときにはコイル間距離の変動が大きいので、異物検知距離Ｌ２はコイル間距離に応じて変化させるのではなく、予め設定された固定値とする。そのため、異物検知部２４は、車両が停止している間のみコイル間距離に応じて異物検知範囲を変化させる。ただし、異物検知距離Ｌ２を必ず固定値にしなければならないわけではなく、異物検知距離Ｌ２をコイル間距離に応じて変化させてもよい。

尚、図２に示すように、異物検知部１７を地上側に設置した場合には、送電コイル１２が設置された地上側ユニット１５から車両側ユニット３３の直近までの距離を異物検知距離に設定すればよい。

次に、図４〜６を参照して、異物検知部２４による異物の検知方法を説明する。図４に示すように、走行時の異物検知範囲Ａ２内に異物Ｘが存在し、送電コイル１２の近傍に異物Ｙが存在している場合について説明する。

図５に示すように、車両１０が駐車しようとして走行しているときには、異物検知部２４から送信波Ｓが出力されると、異物Ｘによる反射波Ｒｘと、異物Ｙによる反射波Ｒｙとを受信する。また、コイル間距離検出部２３から出力された送信波による反射波Ｒも存在する。ここで、異物検知部２４は、送信波Ｓを出力してから反射波Ｒｘ、Ｒｙを受信するまでの時間を計測して、異物Ｘ、Ｙまでの距離を検出する。そして、異物検知部２４は、異物検知距離Ｌ２以内に位置する異物Ｘについてはその存在を検出し、異物検知距離Ｌ２よりも遠くに位置する異物Ｙについては無視してその存在を検出しない。このように車両１０が駐車操作中である走行中に異物を検知できれば、その異物が地上にある異物ではなく、車両１０に付着した異物であることを特定することができる。したがって、充電を開始する前に予め異物があることを乗員に報知することができる。

また、車両１０が駐車位置で停止しているときには、図６に示すように、異物検知距離Ｌ１は、コイル間距離に応じて設定される。図６では、コイル間距離検出部２３から出力された送信波による反射波Ｒの位置がコイル間距離Ｌになるので、コイル間距離Ｌから所定値Ｌ０だけ引いた値を、異物検知距離Ｌ１に設定する。これにより、停止時の異物検知範囲Ａ１は、コイル間距離Ｌに応じて変化するように設定される。また、所定値Ｌ０は、地面や地上側ユニット１５を誤って異物と検知することがないように設定された値である。そして、異物検知部２４は、異物検知距離Ｌ１以内に位置する異物Ｘ、Ｙについてその存在を検出し、異物検知距離Ｌ１よりも遠くに位置する地面や地上側ユニット１５については無視してその存在を検出しない。

このようにコイル間距離に応じて異物検知範囲を変化させるので、異物検知距離Ｌ１を適切な値に設定することができる。例えば、異物検知距離を長く設定してしまうと、地面や地上側ユニット１５を誤って異物であると検出してしまう場合がある。逆に、異物検知距離を短く設定してしまうと異物を検出できなくなってしまう。しかし、上述したようにコイル間距離に応じて異物検知範囲を変化させれば、検知する必要のある異物は確実に検出することができ、地面や地上側ユニット１５を誤って検知することをなくすことができる。さらに、乗員が車両１０に乗車して車両の姿勢が下がると、地面や地上側ユニット１５を異物であると誤検知してしまう場合が考えられる。しかし、コイル間距離に応じて異物検知範囲を変化させれば、このような誤検知を防止することができる。したがって、コイル間距離に応じて異物検知範囲を変化させれば、乗員が車両を乗り降りしたり、積荷の載せ下ろし、風等によって車両の姿勢が変化しても異物の検知を正確に行うことができる。

無線通信部２５は、給電装置１００側に設けられた無線通信部１３と双方向の通信を行う。

充電制御部２６は、バッテリ２９の充電を制御するためのコントローラであり、車両１０が駐車スペースに駐車するときに、車両１０と送電コイル１２との間に存在する異物を検知する異物検知処理を実行する。この異物検知処理の詳細については後述する。また、充電制御部２６は、無線通信部２５、通知部３２、リレー部２８等を制御しており、充電を開始する旨の信号を、無線通信部２５を介して給電装置１００の制御部１４に送信する。

尚、充電制御部２６は、マイクロコンピュータ、マイクロプロセッサ、ＣＰＵを含む汎用の電子回路とメモリ等の周辺機器から構成されている。そして、特定のプログラムを実行することにより、異物検知処理を実行する。このような充電制御部２６の各機能は、１または複数の処理回路によって実装することができる。処理回路は、例えば電気回路を含む処理装置等のプログラムされた処理装置を含み、また実施形態に記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や従来型の回路部品のような装置も含んでいる。

整流部２７は、受電コイル２２に接続され、受電コイル２２で受電した交流電力を直流に整流する整流回路によって構成されている。

リレー部２８は、充電制御部２６の制御によってオンオフが切り換えられるリレースイッチを備えている。また、リレー部２８は、リレースイッチをオフにすることで、バッテリ２９を含む主回路系と、充電回路部となる受電コイル２２及び整流部２７とを切り離している。

バッテリ２９は、複数の二次電池を接続して構成され、車両１０の電力源となる。

インバータ３０は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子で構成されたＰＷＭ制御回路を備え、スイッチング制御信号に基づいてバッテリ２９から出力される直流電力を交流電力に変換してモータ３１に供給する。

モータ３１は、例えば三相の交流電動機によって構成され、車両１０を駆動するための駆動源となる。

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またはスピーカ等によって構成され、充電制御部２６の制御に基づいて、ユーザに対して光や画像または音声等を出力する。

このような構成により、非接触給電システム１は、送電コイル１２と受電コイル２２との間の電磁誘導作用によって非接触状態で高周波電力の送電および受電を行う。すなわち、送電コイル１２に電圧を加えることによって、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。

［異物検知処理の手順］
次に、本実施形態に係る非接触給電システム１による異物検知処理の手順を図７のフローチャートを参照して説明する。

図７に示すように、まずステップＳ１０１において、給電装置１００が設置された駐車スペースに車両１０が接近して無線通信が可能になると、充電制御部２６は、無線通信部２５を介して給電装置１００との間の通信を開始する。

ステップＳ１０３において、異物検知部２４は、異物の検知を実施する。本実施形態では、異物検知部２４が車両側に設置されているので、車両側から異物を検知する場合について説明する。ただし、異物検知部を地上側に設置した場合でも、車両が停車している場合と同様の処理で異物の検知を行うことができる。ステップＳ１０３における車両側からの異物の検知を、図８のフローチャートを参照して説明する。

図８に示すように、ステップＳ２０１において、充電制御部２６は、車両１０が停止しているか否かを判定する。停止しているか否かの判定方法としては、車両１０の速度が０である場合に停止していると判定し、車両１０の速度が０ではない場合に停止していないと判定する。停止していないと判定された場合、すなわち車両１０が駐車するために走行中である場合にはステップＳ２０３に進み、停車中であると判定された場合にはステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０３において、異物検知部２４は、図３に示すように異物検知距離をＬ２に設定して、走行時の異物検知範囲Ａ２を設定する。

ステップＳ２０５において、コイル間距離検出部２３は、送電コイル１２と受電コイル２２との間のコイル間距離を検出する。

ステップＳ２０７において、異物検知部２４は、ステップＳ２０５で検出されたコイル間距離Ｌに応じて異物検知距離Ｌ１を設定し、図３に示す停車時の異物検知範囲Ａ１を設定する。

ステップＳ２０９において、異物検知部２４は、送信波を出力してから反射波を受信するまでの時間を計測して異物までの距離を検出する。

ステップＳ２１１において、異物検知部２４は、停車時の異物検知距離Ｌ１または走行時の異物検知距離Ｌ２以内に異物が存在するか否かを判定する。すなわち、車両１０が停車しているときには、ステップＳ２０９で検出された異物までの距離が異物検知距離Ｌ１以内であるか否かを判定する。また、車両１０が走行しているときには、ステップＳ２０９で検出された異物までの距離が異物検知距離Ｌ２以内であるか否かを判定する。そして、異物検知距離以内に異物が存在すると判定された場合にはステップＳ２１３に進み、異物検知距離以内に異物が存在しないと判定された場合には、図７のフローチャートへ戻ってステップＳ１０５へ進む。

ステップＳ２１３において、異物検知部２４は、異物の検出情報を充電制御部２６へ送信する。そして、充電制御部２６は、異物の検出情報をメモリに記憶して保持すると、図７のフローチャートへ戻ってステップＳ１０５へ進む。

図７のステップＳ１０５において、充電制御部２６は、異物検知範囲内に異物が検出されたか否かを判定する。このとき、充電制御部２６は、ステップＳ２０９で検出された異物までの距離に基づいて、異物が車両側にあるのか、地上側にあるのか、あるいは車両側と地上側の両方にあるのかを判定する。そして、異物が車両側のみにある場合にはステップＳ１０７に進み、異物が地上側のみにある場合にはステップＳ１０９に進み、車両側と地上側の両方に異物がある場合にはステップＳ１１１に進む。そして、異物が検出されなかった場合にはステップＳ１１３へ進む。

ステップＳ１０７において、充電制御部２６は、通知部３２を介して、車両側に異物が存在していることを乗員に報知する。また、ステップＳ１０９において、充電制御部２６は、通知部３２を介して、地上側に異物が存在していることを乗員に報知する。さらに、ステップＳ１１１において、充電制御部２６は、通知部３２を介して、車両側と地上側の両方に異物が存在していることを乗員に報知する。こうしてステップＳ１０７〜Ｓ１１１において、異物の存在を乗員に報知すると、本実施形態に係る異物検知処理を終了する。

ステップＳ１１３において、充電制御部２６は、充電シーケンス中であるか否かを判定する。充電シーケンス中であるとは、異物の検知を継続する必要がある状態のことであり、例えば、地上側と車両側の通信が成立しているが充電を開始していない状態や非接触充電を実施している状態等である。そして、充電シーケンス中である場合にはステップＳ１０３に戻って継続して異物検知処理を実行し、充電シーケンス中でない場合には本実施形態に係る異物検知処理を終了する。

［第１実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る非接触給電システム１では、コイル間距離を検出するコイル間距離検出部２３と、異物検知範囲内に存在する異物を検知する異物検知部２４とを備えている。そして、異物検知部２４は、給電装置１００または車両１０のいずれかに設置され、コイル間距離検出部２３で検出されたコイル間距離に応じて異物検知範囲を変化させる。これにより、乗員が車両を乗り降りして車両の姿勢が変化しても異物の検知を正確に行うことができる。

また、本実施形態に係る非接触給電システム１では、異物検知部２４を車両１０に設置した場合に、車両１０が停止している間のみコイル間距離に応じて異物検知範囲を変化させる。車両１０が駐車するために走行している間はコイル間距離の変動が大きいので、車両１０が停止している間のみコイル間距離に応じて異物検知範囲を変化させれば、より正確に異物の検知を行うことができる。

さらに、本実施形態に係る非接触給電システム１では、異物検知部２４を車両１０に設置した場合に、車両１０が走行しているときの異物検知範囲を、車両１０が停止しているときの異物検知範囲より狭くする。これにより、車両１０が走行しているときに地面の段差等を誤検知することがなくなり、より正確に異物の検知を行うことができる。

また、本実施形態に係る非接触給電システム１では、コイル間距離検出部２３を車両１０に設置して車両側からコイル間距離を検出する。コイル間距離検出部２３を地上側に設置すると、車両底面の受電コイル２２以外の部分には凹凸があるので、コイル間距離を正確に検出することが困難になる。そこで、コイル間距離検出部２３を車両１０に設置すれば、地上側ユニット１５は車両側ユニット３３よりサイズが大きくフラットな形状をしているので、コイル間距離を正確に検出することができる。

［第２実施形態］
以下、本発明を適用した第２実施形態について図面を参照して説明する。ただし、第１実施形態と同一の構成については、同一の番号を付して詳細な説明は省略する。

［非接触給電システムの構成］
図９は、本実施形態に係る非接触給電システムの構成を示すブロック図である。図９に示すように、本実施形態に係る非接触給電システム５では、給電装置１００に異物検知部１７をさらに備えたことが第１実施形態と相違している。第１実施形態では、給電装置１００または車両１０のいずれかに異物検知部を設置していたが、本実施形態では、給電装置１００または車両１０のうち異物検知部が設置されていない側に、さらに異物検知部を設置する。図１に示す第１実施形態では、車両１０に異物検知部２４を設置した場合について説明していたので、本実施形態では、給電装置１００に異物検知部１７をさらに設置する。

異物検知部１７は、送電コイル１２と受電コイル２２との間に設定された異物検知範囲内に存在する異物を検知するセンサであり、音波センサやレーダー等の機器によって構成されている。

図１０に示すように、本実施形態では、車両側の異物検知部２４の異物検知範囲Ａ３と、地上側の異物検知部１７の異物検知範囲Ａ４とがある。車両側の異物検知部２４の異物検知範囲Ａ３は、車両側ユニット３３の幅よりも広い所定の幅Ｗ１と、異物検知距離Ｌ３とによって規定される領域である。所定の幅Ｗ１は、異物が存在した場合に非接触給電に影響を及ぼす範囲に設定されている。異物検知距離Ｌ３は、車両側に存在している異物を検知するために必要な距離に設定され、コイル間距離検出部２３で検出されたコイル間距離に応じて変化する。尚、異物検知範囲Ａ３は、車両１０が停止しているときの異物検知範囲であり、図１０では走行時の異物検知範囲を図示していないが、本実施形態でも車両１０の走行時には第１実施形態と同様に走行時の異物検知範囲を設定する。

地上側の異物検知部１７の異物検知範囲Ａ４は、地上側ユニット１５の幅よりも広い所定の幅Ｗ２と、異物検知距離Ｌ４とによって規定される領域である。所定の幅Ｗ２は、異物が存在した場合に非接触給電に影響を及ぼす範囲に設定されている。ただし、地上側ユニット１５の幅は車両側ユニット３３の幅よりも広いので、幅Ｗ１よりも幅Ｗ２のほうが大きく設定されている。また、異物検知距離Ｌ４は、地上に存在している異物を検知するために必要な距離に設定されている。

本実施形態では、図１０に示すように、車両側の異物検知範囲Ａ３と地上側の異物検知範囲Ａ４を重複させている。異物検知部１７は、異物検知範囲Ａ４を変化させずに、予め設定された固定値に設定する。一方、車両側の異物検知部２４は、コイル間距離に応じて異物検知距離Ｌ３を変化させ、それによって異物検知範囲Ａ３を変化させる。このとき、異物検知部２４は、コイル間距離Ｌから所定値Ｌ０を引いて異物検知距離Ｌ３を設定し、Ｌ４＞Ｌ０とすることによって、車両側の異物検知範囲Ａ３と地上側の異物検知範囲Ａ４とを重複させている。尚、地上側の異物検知距離Ｌ４を必ず固定値にしなければならないわけではなく、異物検知距離Ｌ４をコイル間距離に応じて変化させ、車両側の異物検知距離Ｌ３を固定値にしてもよい。ただし、この場合には、コイル間距離が車両側で検出されるので、地上側の異物検知部１７は通信を介してコイル間距離を取得する必要があり、迅速に異物検知距離Ｌ４を変化させることができない。したがって、車両側の異物検知距離Ｌ３をコイル間距離に応じて変化させるようにしたほうが好ましい。

次に、図１１〜１３を参照して、異物検知部１７、２４による異物の検知方法を説明する。図１１に示すように、車両側の異物検知範囲Ａ３内に異物Ｘが存在し、地上側の異物検知範囲Ａ４内に異物Ｙが存在している場合について説明する。

図１２に示すように、地上側の異物検知部１７から送信波Ｓが出力されると、異物Ｘによる反射波Ｒｘと、異物Ｙによる反射波Ｒｙとを受信する。また、車両１０による反射波Ｒ０も受信する。ここで、異物検知部１７は、送信波Ｓを出力してから反射波Ｒｘ、Ｒｙを受信するまでの時間を計測して、異物Ｘ、Ｙまでの距離を検出する。そして、異物検知部１７は、異物検知距離Ｌ４以内に位置する異物Ｙについてはその存在を検出し、異物検知距離Ｌ４よりも遠くに位置する異物Ｘや車両については無視してその存在を検出しない。

また、車両側の異物検知部２４は、図１３に示すように、異物検知距離Ｌ３をコイル間距離に応じて設定する。図１３では、コイル間距離検出部２３から出力された送信波による反射波Ｒの位置がコイル間距離Ｌとなるので、コイル間距離Ｌから所定値Ｌ０だけ引いた値を異物検知距離Ｌ３に設定する。このとき、所定値Ｌ０は、車両側の異物検知範囲Ａ３と地上側の異物検知範囲Ａ４とが重複するように、Ｌ４＞Ｌ０となる値に設定されている。そして、異物検知部２４は、異物検知距離Ｌ３以内に位置する異物Ｘについてはその存在を検出し、異物検知距離Ｌ３よりも遠くに位置する異物Ｙや地面については無視してその存在を検出しない。このようにコイル間距離に応じて異物検知範囲を変化させるので、乗員が車両を乗り降りして車両の姿勢が変化しても異物の検知を正確に行うことができる。

また、地上側か車両側のいずれかに異物検知部を設置した場合には、地上や車両底面の形状はさまざまであるため、検知したい異物のみを検知できるように異物検知範囲を設定することは困難である。しかし、本実施形態では、地上側と車両側の異物検知範囲を重複させているので、地上や車両底面の不規則な形状に影響を受けることのない異物検知範囲を設定することができ、より正確に異物の検知を行うことができる。

特に、地上側の異物検知範囲Ａ４は、車両１０の近傍には設定されていないので、車両１０の底面を異物であると誤検知することはない。また、車両側の異物検知範囲Ａ３は、地面や地上側ユニット１５の近傍には設定されていないので、地面や地上側ユニット１５を異物であると誤検知することはない。したがって、乗員が車両を乗り降りしたり、積荷の載せ下ろし、風等によって車両の姿勢が変化しても異物の検知を正確に行うことができる。

尚、上述した説明では、車両１０の停車時についてのみ説明しているが、車両１０の走行時についても第１実施形態と同様に異物の検知を行っている。

［異物検知処理の手順］
次に、本実施形態に係る非接触給電システム５による異物検知処理の手順を図１４のフローチャートを参照して説明する。

図１４に示すように、まずステップＳ３０１において、給電装置１００が設置された駐車スペースに車両１０が接近して無線通信が可能になると、充電制御部２６は、無線通信部２５を介して給電装置１００との間の通信を開始する。

ステップＳ３０３において、異物検知部１７は、地上側から異物の検知を実施する。ステップＳ３０３における地上側からの異物の検知を、図１５のフローチャートを参照して説明する。

図１５に示すように、ステップＳ４０１において、異物検知部１７は、送信波を出力してから反射波を受信するまでの時間を計測して異物までの距離を検出する。

ステップＳ４０３において、異物検知部１７は、地上側の異物検知距離Ｌ４以内に異物が存在するか否かを判定する。そして、異物検知距離Ｌ４以内に異物が存在すると判定された場合にはステップＳ４０５に進み、異物検知距離Ｌ４以内に異物が存在しないと判定された場合には、図１４のフローチャートへ戻ってステップＳ３０５へ進む。

ステップＳ４０５において、異物検知部１７は、異物の検出情報を制御部１４へ送信する。そして、制御部１４は、無線通信部１３を介して、異物の検出情報を車両側へ送信する。

ステップＳ４０７において、充電制御部２６は、地上側から送信されてきた異物の検出情報を受信し、メモリに記憶して保持すると、図１４のフローチャートへ戻ってステップＳ３０５へ進む。

図１４のステップＳ３０５において、異物検知部２４は、車両側から異物の検知を実施する。ただし、本ステップにおける車両側からの異物の検知は、第１実施形態のステップＳ１０３における異物の検知と同様の処理が行われるので、詳細な説明は省略する。したがって、本ステップでは、図８に示すフローチャートに基づいて、車両１０の走行中と停車中についてそれぞれ異物の検知が行われる。

ステップＳ３０７において、充電制御部２６は、異物検知範囲内に異物が検出されたか否かを判定する。そして、ステップＳ３０３において地上側で異物が検出されずに、ステップＳ３０５において車両側で異物が検出された場合にはステップＳ３０９へ進む。また、ステップＳ３０３において地上側で異物が検出され、ステップＳ３０５において車両側で異物が検出されなかった場合にはステップＳ３１１へ進む。さらに、ステップＳ３０３において地上側で異物が検出され、ステップＳ３０５において車両側でも異物が検出された場合にはステップＳ３１３へ進む。そして、異物が検出されなかった場合にはステップＳ３１５へ進む。

ステップＳ３０９において、充電制御部２６は、通知部３２を介して、車両側に異物が存在していることを乗員に報知する。また、ステップＳ３１１において、充電制御部２６は、通知部３２を介して、地上側に異物が存在していることを乗員に報知する。さらに、ステップＳ３１３において、充電制御部２６は、通知部３２を介して、車両側と地上側の両方に異物が存在していることを乗員に報知する。こうしてステップＳ３０９〜３１３において、異物の存在を乗員に報知すると、本実施形態に係る異物検知処理を終了する。

ステップＳ３１５において、充電制御部２６は、充電シーケンス中であるか否かを判定する。そして、充電シーケンス中である場合にはステップＳ３０３に戻って継続して異物検知処理を実行し、充電シーケンス中でない場合には本実施形態に係る異物検知処理を終了する。

［第２実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る非接触給電システム５では、給電装置１００または車両１０のうち異物検知部が設置されていない側に、さらに異物検知部を設置する。そして、給電装置１００に設置された異物検知部１７の異物検知範囲と車両１０に設置された異物検知部２４の異物検知範囲とを重複させる。地上側か車両側のいずれかに異物検知部を設置した場合には、地上や車両底面の形状はさまざまであるため、検知したい異物のみを検知できるように異物検知範囲を設定することは困難である。しかし、本実施形態では、地上側と車両側の両方に異物検知部を設置して各異物検知範囲を重複させるので、地上や車両底面の不規則な形状に影響を受けることのない異物検知範囲を設定することができ、より正確に異物の検知を行うことができる。

また、本実施形態に係る非接触給電システム５では、車両１０に設置された異物検知部２４がコイル間距離に応じて異物検知範囲を変化させ、給電装置１００に設置された異物検知部１７は異物検知範囲を変化させない。これにより、車両の姿勢が変動しても車両側の異物検知部２４によって車両の姿勢変化に対応させて異物検知範囲を迅速に変更することができ、異物の検知を正確に行うことができる。

なお、上述の実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

１、３、５ 非接触給電システム
１０ 車両
１１ 電力制御部
１２ 送電コイル
１３ 無線通信部
１４ 制御部
１５ 地上側ユニット
１７、２４ 異物検知部
２２ 受電コイル
２３ コイル間距離検出部
２５ 無線通信部
２６ 充電制御部
２７ 整流部
２８ リレー部
２９ バッテリ
３０ インバータ
３１ モータ
３２ 通知部
１００ 給電装置
１１０ 交流電源
１１１ 整流部
１１２ ＰＦＣ回路
１１３ インバータ
２００ 受電装置

Claims (6)

1. 地上に設置された送電コイルと車両に搭載された受電コイルとの間で非接触給電を行う非接触給電システムによる異物検知方法であって、
   前記非接触給電システムの第１の異物検知部は、前記送電コイルを備えた給電装置または前記受電コイルが搭載された車両のいずれかに設置され、前記送電コイルと前記受電コイルとの間に設定された異物検知範囲内に存在する異物を検知し、
   前記給電装置または前記車両のうち前記第１の異物検知部が設置されていない側に、第２の異物検知部を設置し、前記第１の異物検知部の異物検知範囲と前記第２の異物検知部の異物検知範囲とを重複させ、
   前記非接触給電システムは、
   前記送電コイルと前記受電コイルとの間のコイル間距離を検出し、
   検出された前記コイル間距離に応じて前記異物検知範囲を変化させることを特徴とする非接触給電システムによる異物検知方法。
2. 前記第１の異物検知部を前記車両に設置し、前記第１の異物検知部の前記異物検知範囲を前記コイル間距離に応じて変化させ、前記第２の異物検知部を前記給電装置に設置し、前記第２の異物検知部の異物検知範囲を変化させないことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電システムによる異物検知方法。
3. 前記第１の異物検知部の異物検知範囲を、前記車両が停止している間のみ、前記コイル間距離に応じて変化させることを特徴とする請求項２に記載の非接触給電システムによる異物検知方法。
4. 前記第１の異物検知部の異物検知範囲は、前記車両が停止しているときよりも、前記車両が走行しているときのほうが狭いことを特徴とする請求項２または３に記載の非接触給電システムによる異物検知方法。
5. 前記コイル間距離は、前記車両側で検出されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の非接触給電システムによる異物検知方法。
6. 地上に設置された送電コイルと車両に搭載された受電コイルとの間で非接触給電を行う非接触給電システムであって、
   前記送電コイルと前記受電コイルとの間のコイル間距離を検出するコイル間距離検出部と、
   前記送電コイルと前記受電コイルとの間に設定された異物検知範囲内に存在する異物を検知する第１の異物検知部とを備え、
   前記第１の異物検知部は、前記送電コイルを備えた給電装置または前記受電コイルが搭載された車両のいずれかに設置され、前記コイル間距離検出部で検出されたコイル間距離に応じて前記異物検知範囲を変化させ、
   前記給電装置または前記車両のうち前記第１の異物検知部が設置されていない側に、第２の異物検知部を設置し、前記第１の異物検知部の異物検知範囲と前記第２の異物検知部の異物検知範囲とを重複させることを特徴とする非接触給電システム。

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