JP7203781B2 - 異物検知システムおよび非接触充電システム - Google Patents

Description

本発明は、車載のバッテリを非接触方式で充電する際に、送電ユニットの周囲の異物の存在を検知するシステムに関する。

車両の下方における異物を検知すると通知し、車両の周囲における異物を検知すると、ユーザに通知するか否かを切り替える技術的手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

異物からの反射波の強度を検出して異物の種類（移動幅が大きいと動体物、小さいと静止物）を判別する技術的手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１７－０９３１４０号公報 特開２０１５－０２５７４２号公報

しかし、駐車中の車両に搭載されているバッテリを非接触充電するために、駐車スペースに設置されている送電ユニットの周囲において異物の存在が検知された場合、当該異物の除去を推奨することがユーザに通知される。このため、通知後に異物が送電ユニットから離れてしまい、当該異物の除去が不要となっている状態にもかかわらず、ユーザがこの通知に応じて駐車スペースに無駄に戻る必要性に迫られる可能性がある。

本発明の異物検知システムは、
車両に搭載されているバッテリ充電をするため、当該車両に搭載されている受電ユニットに対して非接触方式で送電する送電ユニットの周囲における異物の存在を検知するための異物検知部と、
前記異物検知部により存在が検知された異物の変位態様を検知する異物変位検知部と、
前記異物変位検知部により検知された異物の変位態様に応じて、外部端末を通じた前記車両のユーザに対する前記異物の除去を促す通知の態様を制御する通知部と、
前記異物検知部により異物の存在が検知されたことを要件として、前記送電ユニットの送電を停止し、前記異物変位検知部により検知された異物の変位態様に応じて、前記送電ユニットの送電を再開する充電制御装置と、を備え、
前記異物検知部により異物の存在が検知されたと判定された場合、前記送電ユニットの送電を停止し、
前記異物変位検知部が、前記異物検知部が異物を検知してから、所定期間経過後におい
て前記異物検知部により存在が検知された異物の位置に基づき、当該異物の変位態様を検知し、
前記所定期間経過後において、前記異物検知部により異物の存在が検知された場合、前記車両のユーザに対する前記異物の除去を促す通知をし、
前記所定期間経過後において、前記異物検知部により異物の存在が検知されない場合、前記送電ユニットの送電を再開する、ことを特徴とする。

本発明の異物検知システムは、
車両に搭載されているバッテリを充電するため、当該車両に搭載されている受電ユニットに対して非接触方式で送電する送電ユニットの周囲における異物の存在を検知するための異物検知部と、
前記異物検知部により存在が検知された異物の変位態様を検知する異物変位検知部と、
前記異物変位検知部により検知された異物の変位態様に応じて、外部端末を通じた前記車両のユーザに対する前記異物の除去を促す通知の態様を制御する通知部と、を備えていることを特徴とする。

当該構成の異物検知システムによれば、車両に搭載されているバッテリを非接触充電するための送電ユニットの周囲に存在する異物の変位態様の相違（変位の有無または変位速度など）に応じて、当該異物の除去を促すためのユーザに対する通知態様（通知の有無、タイミングなど）が差異化される。これにより、送電ユニットの周囲に存在する異物の除去をユーザに促すための無駄な通知の頻度が低減されうる。

前記異物検知システムにおいて、
前記異物変位検知部が、所定期間の開始時刻および終了時刻のそれぞれにおいて前記異物検知部により存在が検知された異物の位置に基づき、当該異物の変位態様を検知する
ことが好ましい。

当該構成の異物検知システムによれば、異物の変位態様の判定タイミングを所定期間分だけ遅延させることにより、当該異物の変位態様に応じた通知タイミングを遅延させることができる。これにより、送電ユニットの周囲に存在する異物の除去をユーザに促すための通知の頻度の低減、ひいては無駄な通知の頻度が低減されうる。

前記異物検知システムにおいて、
前記異物変位検知部により異物が変位していることが検知された後で前記異物検知部により異物の存在が検知された場合、前記車両のユーザに対する前記異物の除去を促す通知をし、
前記異物変位検知部により異物が変位していることが検知された後で前記異物検知部により異物の存在が検知されない場合、前記車両のユーザに対する前記異物の除去を促す通知を省略する
ことが好ましい。

当該構成の異物検知システムによれば、送電ユニットの周囲に存在する異物が変位していると判定されたものの、その後、異物の存在が検知されない場合、すなわち、ユーザに対して異物の除去を促す通知が不要である状況では、当該通知が省略される。これにより、送電ユニットの周囲に存在する異物の除去をユーザに促すための無駄な通知の頻度が低減されうる。

前記異物検知システムにおいて、
前記異物検知部が、
前記送電ユニットの上方に存在する異物としての金属を含む物体の存在を検知するコイルアレイにより構成されている金属検知器と、
前記送電ユニットの周囲に存在する異物としての生体の存在を検知する生体検知器と、を有している
ことが好ましい。

当該構成の異物検知システムによれば、異物としての金属または金属を含む物体（第１異物）と、生体（第２異物）と、が区分されたうえで、異物の有無および変位態様の検知精度の向上が図られる。

本発明の非接触充電システムは、
前記異物検知システムと、
前記異物検知部により異物の存在が検知されたことを要件として、前記送電ユニットの送電を停止し、前記異物変位検知部により検知された異物の変位態様に応じて、前記送電ユニットの送電を再開する充電制御装置と、を備えている
ことを特徴とする。

当該構成の非接触充電システムによれば、送電ユニットの周囲において異物の存在が検知された場合、送電ユニットの送電、ひいては車両に搭載されているバッテリの充電が停止される。その後、異物の変位態様（変位の有無または変位速度など）に応じて、送電ユニットの送電、ひいては車両に搭載されているバッテリの充電が再開される。これにより、前記のように、送電ユニットの周囲に存在する異物の除去をユーザに促すための無駄な通知の頻度の低減を図りながら、充電所要時間の短縮が図られる。

本発明の一実施形態としての非接触充電システムおよびこれを構成する異物検知システムの構成に関する説明図。 異物検知部の構成に関する説明図。 本発明の一実施形態としての非接触充電システムおよびこれを構成する異物検知システムの機能に関する説明図。

（構成）
（非接触充電システムおよび異物検知システムの構成）
図１に示されている本発明の一実施形態としての非接触充電システム１は、送電ユニット１０と、異物検知システム１１と、充電制御装置１２と、を備えている。非接触充電システム１は、車両２およびクライアント４のそれぞれとの相互通信機能を有している。非接触充電システム１と車両２との通信方式と、非接触充電システム１とクライアント４との通信方式と、は同一であってもよいし異なっていてもよい。

送電ユニット１０は、車両２に搭載されているバッテリ２００を充電するため、当該車両２に搭載されている受電ユニット２０に対して非接触方式で送電する。送電ユニット１０は、例えば、車両２の駐車スペースに設置されている。

異物検知システム１１は、異物検知部１１０と、異物変位検知部１１３と、通知部１１４と、を備えている。

異物検知部１１０は、送電ユニット１０の周囲または近傍に配置された、金属検知器１１１と、生体検知器１１２と、を備えている。

金属検知器１１１は、例えば図２に示されているように、複数のコイル１１１０が略平面に沿って分散配置され、送電ユニット１０を構成する樹脂製パッドに一部または全部が埋設されているコイルアレイにより構成されている。金属検知器１１１は、発振器から複数のコイル１１１０のそれぞれに供給される振動波形信号の変化態様に基づき、送電ユニット１０の上方における金属の有無および位置を検知する。

生体検知器１１２は、例えば複数の超音波センサ１１２０により構成されている。図２に示されているように、複数の超音波センサ１１２０のそれぞれが送電ユニット１０を構成する樹脂製パッドの周縁部の異なる箇所に配置されている。図２に示されている生体検知器１１２の検知可能範囲Ｓは、当該生体検知器１１２を通る軸線まわりに扇形を回転させたような３次元形状を有している。生体検知器１１２は、複数の超音波センサ１２１０のそれぞれの出力信号に基づき、送電ユニット１０の周囲における生体の有無および位置を検知する。

異物変位検知部１１３は、異物検知部１１０により送電ユニット１０の周囲において存在が検知された異物の変位態様を検知する。通知部１１４は、充電完了予測時刻を、クライアント４を通じてユーザに通知する。

充電制御装置１２は、送電ユニット１０の送電動作を制御する。充電制御装置１２は、記憶装置（例えば、ＨＤＤ、メモリまたはこれにより構成されるＳＳＤなど）と、当該記憶装置から必要なデータおよびプログラム（ソフトウェア）を読み出し、当該データを対象に当該プログラムにしたがって演算処理を実行する演算処理装置（例えば、ＣＰＵ、シングルコアプロセッサ、マルチコアプロセッサなど）と、により構成されている。

（車両の構成）
図１に示されている車両２は、受電ユニット２０と、センサ群２１と、車載制御装置２２と、バッテリ２００と、を備えている。

受電ユニット２０は、バッテリ２００を充電するため、指定箇所に設置されている送電ユニット１０から非接触方式で受電する。バッテリ２００は、例えば、リチウムイオン二次電池により構成されている。車載制御装置２２は、センサ群２１を構成する各種センサの出力信号に応じて、車両２の各構成要素の動作を適宜制御する。

車載制御装置２２は、充電制御装置１２と同様に、記憶装置（例えば、ＨＤＤ、メモリまたはこれにより構成されるＳＳＤなど）と、当該記憶装置から必要なデータおよびプログラム（ソフトウェア）を読み出し、当該データを対象に当該プログラムにしたがって演算処理を実行する演算処理装置（例えば、ＣＰＵ、シングルコアプロセッサ、マルチコアプロセッサなど）と、により構成されている。

（クライアントの構成）
クライアント４は、スマートフォン、タブレット端末またはパーソナルコンピュータなどの端末装置であり、入力インターフェース４１と、出力インターフェース４２と、クライアント制御装置４４と、を備えている。入力インターフェース４１は、タッチパネル方式のボタンおよびスイッチなどにより構成されている。出力インターフェース４２は、画像出力装置と、無線通信機器と、を備えている。クライアント制御装置４４は、演算処理装置（シングルコアプロセッサまたはマルチコアプロセッサもしくはこれを構成するプロセッサコア）により構成され、メモリなどの記憶装置から必要なデータおよびソフトウェアを読み取り、当該データを対象として当該ソフトウェアにしたがった演算処理を実行する。

（機能）
前記構成の非接触充電システム１の機能の一実施形態について、図３のフローチャートを用いて説明する。当該機能は、車両２が駐車スペースにおいて、送電ユニット１０から受電ユニット２０への送電が可能になる位置に駐車され、非接触充電システム１と車両２との通信が確立され、かつ、送電ユニット１０から受電ユニット２０への送電が開始された後に発揮される。

まず、異物検知部１１０により、異物の存在が検知されたか否かが判定される（図３／ＳＴＥＰ１０２）。具体的には、金属検知器１１１を通じて、送電ユニット１０の上方または近傍に金属または金属を含有する物体（第１異物）の存在が検知されたか否かが判定される。また、生体検知器１１２を通じて、送電ユニット１０の周囲に人間の手足等の生体（第２異物）の存在が検知されたか否かが判定される。

異物の存在が検知されていないと判定された場合（図３／ＳＴＥＰ１０２‥ＮＯ）、充電制御装置１２により送電ユニット１０の送電、ひいては車両２のバッテリ２００の非接触充電が継続される（図３／ＳＴＥＰ１０４）。そして、異物の存在が検知されたか否かの判定処理（図３／ＳＴＥＰ１０２）以降の処理が繰り返される。

その一方、異物の存在が検知されたと判定された場合（図３／ＳＴＥＰ１０２‥ＹＥＳ）、充電制御装置１２により送電ユニット１０の送電、ひいては車両２のバッテリ２００の非接触充電が停止される（図３／ＳＴＥＰ１０６）。

続いて、異物変位検知部１１３により、異物検知部１１０により存在が検知された異物の変位態様として、当該異物の変位の有無（変位速度が０であるか否か）が判定される（図３／ＳＴＥＰ１０８）。

異物が変位していないと判定された場合（図３／ＳＴＥＰ１０８‥ＮＯ）、通知部１１４がクライアント４に対して異物の除去を促す通知を送信する（図３／ＳＴＥＰ１１８）。これに応じて、クライアント４の出力インターフェース４２に当該通知が出力される。第１所定時間にわたり、異物検知部１１０により異物の存在が継続して検知され、かつ、異物変位検知部１１３により当該異物が変位していないことが継続して検知されたことを要件として、通知部１１４がクライアント４に対して異物の除去を促す通知を送信してもよい。

その一方、異物が変位していると判定された場合（図３／ＳＴＥＰ１０８‥ＹＥＳ）、所定時間（第１所定時間と同じまたは異なる第２所定時間）が経過したか否かが判定される（図３／ＳＴＥＰ１１０）。

所定時間が経過していないと判定された場合、すなわち、現在時刻が所定期間の終了時刻に至っていないと判定された場合（図３／ＳＴＥＰ１１０‥ＮＯ）、異物変位検知部１１３により異物の変位の有無の判定処理が繰り返される（図３／ＳＴＥＰ１０８）。

その一方、所定時間が経過したと判定された場合、すなわち、異物変位検知部１１３により異物が変位していると継続的に判定されたまま、現在時刻が所定期間の終了時刻に至ったと判定された場合（図３／ＳＴＥＰ１１０‥ＹＥＳ）、異物検知部１１０により、異物の存在が検知されたか否かが判定される（図３／ＳＴＥＰ１１２）。

異物の存在が検知されたと判定された場合（図３／ＳＴＥＰ１１２‥ＹＥＳ）、通知部１１４がクライアント４に対して異物の除去を促す通知を送信する（図３／ＳＴＥＰ１１４）。これに応じて、クライアント４の出力インターフェース４２に当該通知が出力される。

その一方、異物の存在が検知されなかったと判定された場合（図３／ＳＴＥＰ１１２‥ＮＯ）、充電制御装置１２により送電ユニット１０の送電、ひいては車両２のバッテリ２００の非接触充電が再開される（図３／ＳＴＥＰ１１６）。この際、通知部１１４がクライアント４に対して異物の除去を促す通知の送信を省略する。すなわち、この場合、クライアント４の出力インターフェース４２に当該通知は出力されない。

（作用効果）
前記構成の非接触充電システム１によれば、送電ユニット１０の周囲において異物の存在が検知された場合、送電ユニット１０の送電、ひいては車両２に搭載されているバッテリ２００の充電が停止される（図３／ＳＴＥＰ１０２‥ＹＥＳ→ＳＴＥＰ１０６参照）。その後、所定期間にわたり異物が変位しているとの判定結果に応じて、送電ユニット１０の送電、ひいては車両２に搭載されているバッテリ２００の充電が再開される（図３／ＳＴＥＰ１１０‥ＹＥＳ→ＳＴＥＰ１１２‥ＮＯ→ＳＴＥＰ１１６参照）。これにより、バッテリ２００の充電所要時間の短縮が図られる。

前記構成の非接触充電システム１を構成する異物検知システム１１によれば、送電ユニット１０の周囲に存在する異物の変位態様に応じて、当該異物の除去を促すためのユーザに対する通知態様（通知の有無、タイミングなど）が差異化される（図３／ＳＴＥＰ１０８‥ＹＥＳ→‥→ＳＴＥＰ１１４、ＳＴＥＰ１１６、ＳＴＥＰ１０８‥ＮＯ→ＳＴＥＰ１１８参照）。

例えば、所定期間の開始時刻および終了時刻のそれぞれにおいて異物の位置に基づき、当該異物の変位態様が検知される（図３／ＳＴＥＰ１０８参照）。異物の変位態様の判定タイミングを所定期間（所定時間）分だけ遅延させることにより、当該異物の除去を促す通知タイミングを遅延させることができる（図３／ＳＴＥＰ１１０‥ＹＥＳ→‥→ＳＴＥＰ１１４参照）。

また、送電ユニット１０の周囲に存在する異物が変位していると判定されたものの、その後、異物の存在が検知されない場合、すなわち、ユーザに対して異物の除去を促す通知が不要である状況では、当該通知が省略される（図３／ＳＴＥＰ１０８‥ＹＥＳ→ＳＴＥＰ１１０…ＮＯ→ＳＴＥＰ１１６参照）。これにより、送電ユニット１０の周囲に存在する異物の除去をユーザに促すための無駄な通知の頻度が低減されうる。

１‥非接触充電システム、２‥車両、４‥クライアント、１０‥送電ユニット、１１‥異物検知システム、１２‥充電制御装置、２０‥受電ユニット、２１‥センサ群、２２‥車載制御装置、１１０‥異物検知部、１１１‥金属検知器、１１２‥生体検知器、１１３‥異物変位検知部、１１４‥通知部、２００‥バッテリ。

Claims (1)

1. 車両に搭載されているバッテリ充電をするため、当該車両に搭載されている受電ユニットに対して非接触方式で送電する送電ユニットの周囲における異物の存在を検知するための異物検知部と、
   前記異物検知部により存在が検知された異物の変位態様を検知する異物変位検知部と、
   前記異物変位検知部により検知された異物の変位態様に応じて、外部端末を通じた前記車両のユーザに対する前記異物の除去を促す通知の態様を制御する通知部と、
   前記異物検知部により異物の存在が検知されたことを要件として、前記送電ユニットの送電を停止し、前記異物変位検知部により検知された異物の変位態様に応じて、前記送電ユニットの送電を再開する充電制御装置と、を備え、
   前記異物検知部により異物の存在が検知されたと判定された場合、前記送電ユニットの送電を停止し、
   前記異物変位検知部が、前記異物検知部が異物を検知してから、所定期間経過後におい
   て前記異物検知部により存在が検知された異物の位置に基づき、当該異物の変位態様を検知し、
   前記所定期間経過後において、前記異物検知部により異物の存在が検知された場合、前記車両のユーザに対する前記異物の除去を促す通知をし、
   前記所定期間経過後において、前記異物検知部により異物の存在が検知されない場合、前記送電ユニットの送電を再開する、ことを特徴とする異物検知システム。

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