非接触給電装置の位置合わせシステム
【課題】第１に、左右方向の位置ずれ情報等の位置ずれ情報を、提供可能であり、第２に、しかもこれは、簡単容易に実現される、非接触給電装置の位置合わせシステムを、提案する。
【解決手段】この位置合わせシステムは、車輌Ｂ等と地上Ａ側の一方に磁石１５が、他方に１対のリードスイッチ１６が配設されている。両リードスイッチ１６は、相互間のセンターラインＤの両側に振り分けて配設され、給電前の位置合わせに際し、磁石１５の磁界をエアギャップを存して検出可能である。そして磁石１５が、センターラインＤに対応位置する場合に、非接触給電装置１の１次側コイル３に２次側コイル５が対応位置する関係に、設定されている。もって、両リードスイッチ１６の検出信号に基づき、１次側コイル３に２次側コイル５が対応位置しているか否かの位置ずれ情報を、提供可能である。
【解決手段】この位置合わせシステムは、車輌Ｂ等と地上Ａ側の一方に磁石１５が、他方に１対のリードスイッチ１６が配設されている。両リードスイッチ１６は、相互間のセンターラインＤの両側に振り分けて配設され、給電前の位置合わせに際し、磁石１５の磁界をエアギャップを存して検出可能である。そして磁石１５が、センターラインＤに対応位置する場合に、非接触給電装置１の１次側コイル３に２次側コイル５が対応位置する関係に、設定されている。もって、両リードスイッチ１６の検出信号に基づき、１次側コイル３に２次側コイル５が対応位置しているか否かの位置ずれ情報を、提供可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電装置の位置合わせシステムに関する。すなわち、地上側から車輌等の移動体側に非接触で電力を供給する、非接触給電装置の位置合わせシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
《技術的背景》
ケーブル等の機械的接触なしで、例えば電気自動車等の車輌に、外部から電力を供給する非接触給電装置が、需要に基づき開発，実用化されている。
この非接触給電装置では、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、地上側に定置された１次側コイルから、車輌その他の移動体側に搭載された２次側コイルに、数１０ｍｍ〜数１００ｍｍ程度のエアギャップを存して対応位置しつつ、電力を供給する（後述する図６も参照）。
【０００３】
《従来技術》
このような非接触給電装置による給電に際しては、地上側に定置された１次側コイルに対し、車輌等の移動体側に搭載された２次側コイルが、対応位置していることが必要である。位置ずれなく対応位置していることが、給電効率上の重要ポイントの１つとなる。
例えば、地上側の１次側コイルと車輌側等の２次側コイルとが、上下で対応位置して給電が行われる代表例では、１次側コイルに対し２次側コイルが、前後方向や左右方向に位置ずれなく位置合わせされ、対応位置していることが、必要である。
これに対し、この種従来例では、車輌等の運転者が目視で、道路等の地上側に設けられた目印を頼りに、低速走行しつつステアリング操作することにより、このような位置合わせを行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
上述した非接触給電装置としては、例えば、次の特許文献１，特許文献２に示されたものが挙げられる。
【特許文献１】特開２００８−０８７７３３号公報
【特許文献２】特開２０１０−０３５３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
《問題点》
ところで、このような従来例については、次の課題が指摘されていた。すなわち、地上側の１次側コイルに車輌側等の２次側コイルを対応位置させる際、両者の前後方向の位置合わせは容易であるが、両者の左右方向の位置合わせが容易でない、という問題が指摘されていた。
車輌等の前後方向（走行方向）については、比較的位置合わせし易く、例え前後位置が合わない場合でも、前後動操作により簡単に素早く微調整可能，補正可能である（車輌等の前後ストップ位置の問題である）。
これに対し、前後方向と直交する左右方向については、位置ずれが分かりにくいことに起因して、ステアリング操作による位置合わせが容易でなかった。もって、運転者に対し左右方向の位置ずれ情報を提供するシステムの構築が、切望されていた。
なお、このような課題は、１次側コイルと２次側コイルとが、上述したように上下で対応位置して給電が行われる例に限らず、その他の位置関係で対応位置して給電が行われる場合についても、同様に提起される。
【０００６】
《本発明について》
本発明の非接触給電装置の位置合わせシステムは、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、左右方向等の位置ずれ情報を、提供可能であり、第２に、しかもこれが、簡単容易に実現される、非接触給電装置の位置合わせシステムを提案することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
《各請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲に記載したように、次のとおりである。
請求項１については、次のとおり。請求項１の位置合わせシステムは、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、地上側に定置された１次側コイルから、車輌その他の移動体側に搭載された２次側コイルに、エアギャップを存して対応位置しつつ、電力を供給する非接触給電装置において、使用される。
そして、該移動体側と該地上側のいずれか一方に、磁石が配設されると共に、他方に、１対のリードスイッチが配設されている。該移動体は、給電前の位置合わせに際し、該１次側コイルに対し該２次側コイルが対応位置すること、を目標として走行進入する。
両該リードスイッチは、相互間のセンターラインの両側に振り分けて配設されており、給電前の位置合わせに際し、共に該磁石の磁界をエアギャップを存して検出可能である。
そして該磁石が、該センターラインに対応位置する場合は、該２次側コイルが、該１次側コイルに対応位置する関係に、設定されている。もって、両該リードスイッチの検出信号に基づき、該１次側コイルに対し該２次側コイルが対応位置しているか否かの位置ずれ情報を、提供可能となっていること、を特徴とする。
【０００８】
請求項２については、次のとおり。請求項２の非接触給電装置の位置合わせシステムでは、請求項１において、該１次側コイルに対し該２次側コイルが、上下で対応位置して給電が行われると共に、該センターラインが、走行方向である前後方向に沿って設定されている。
もって、両該リードスイッチの検出信号に基づき、該１次側コイルに対し該２次側コイルが、左右方向において対応位置しているか否かの左右位置ずれ情報を、提供可能となっていること、を特徴とする。
請求項３については、次のとおり。請求項３の非接触給電装置の位置合わせシステムでは、請求項１において、該磁石は、複数個が直列配設されていること、を特徴とする。
請求項４については、次のとおり。請求項４の非接触給電装置の位置合わせシステムでは、請求項１において、両該リードスイッチの検出信号として生成されるパルスの状態に基づき、位置ずれ情報を提供可能であること、を特徴とする。
【０００９】
請求項５については、次のとおり。請求項５の非接触給電装置の位置合わせシステムでは、請求項１において、該磁石と該リードスイッチのいずれか一方が、給電前の位置合わせに際し回転される。
そして、該リードスイッチが回転される場合は、対応位置するコイル間での電磁誘導の相互誘導作用に基づき、受電側回路の該リードスイッチに非接触で検出用に給電されると共に、該リードスイッチの検出信号が、給電側の１次側回路の電圧変化を利用して、非接触で検知されること、を特徴とする。
請求項６については、次のとおり。請求項６の非接触給電装置の位置合わせシステムでは、請求項１において、該磁石として、交流駆動の電磁石が使用されると共に、該リードスイッチに代えて、半導体磁気抵抗素子を備えた半導体センサーが使用される。もって該半導体センサーが、該電磁石の磁界を検出可能となっていること、を特徴とする。
【００１０】
《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）この位置合わせシステムは、地上側と車輌等の移動体側とに、磁石と１対のリードスイッチとを配設してなる。
（２）そして磁石が、両リードスイッチ間のセンターラインに、対応位置すると、非接触給電装置の車輌等側の２次側コイルが、地上側の１次側コイルに対応位置する関係となっている
（３）このような関係に基づき、１次側コイルに対し２次側コイルが対応位置しているか否か、例えば左右方向に位置ずれしているか否かの位置ずれ情報を、提供可能である。
（４）すなわち、両リードスイッチの検出信号に基づき、位置ずれ情報が提供される。
（５）具体的には、両リードスイッチからそれぞれ検出，生成されるパルスの状態から、１次側コイルに対する２次側コイルの位置関係が判別される。
（６）この位置ずれ情報に基づき、車輌等の運転者は、１次側コイルに２次側コイルを対応位置させるべく、ステアリング操作等することになる。
（７）それから非接触給電装置にて、１次側コイルから２次側コイルへの給電が、給電効率に優れつつ実施される。
（８）なお、この位置合わせシステムは、磁石，リードスイッチ，付帯部材等を付加した、簡単な構成よりなる。
（９）さてそこで、本発明の非接触給電装置の位置合わせシステムは、次の効果を発揮する。
【発明の効果】
【００１１】
《第１の効果》
第１に、左右方向等の位置ずれ情報を、提供可能となる。すなわち、本発明の非接触給電装置の位置合わせシステムでは、給電前の位置合わせに際し、磁石の磁界を、振り分け配設された両リードスイッチが、検出可能となっている。
そして、パルスとして生成される検出信号の状態から、１次側コイルに対し２次側コイルが対応位置しているか否かの位置ずれ情報を、提供可能となっている。１次側コイルと２次側コイルとが、上下で対応位置して給電が行われる場合は、左右方向の位置ずれ情報を、提供可能となる。
もって、車輌等の移動体の運転者等は、このような位置ずれ情報に基づき、容易に左右方向等の位置ずれを察知，認識することができる。これに基づき、ステアリング操作等により、簡単容易に位置ずれを微調整可能，補正可能となり、地上側の１次側コイルに対し移動体側の２次側コイルを、対応位置させることが可能となる。
特に、降雪地においては、路面に描かれたラインマークを基準に位置を合わせる方法が困難であり、本発明は極めて有効である。
【００１２】
《第２の効果》
第２に、しかもこれは、簡単容易に実現される。本発明の非接触給電装置の位置合わせシステムでは、簡単な構成により、上述した第１の点が容易に実現される。
すなわち、この位置合わせシステムは、従来よりの非接触給電装置について、磁石，リードスイッチ，これらの付帯関連部材等を、後付けで付加しただけの簡単な構成よりなり、コスト負担も少ない。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る非接触給電装置の位置合わせシステムについて、発明を実施するための形態の説明に供し、底面や平面の説明図であり、（１）図は、位置合わせ前を示し、（２）図は、位置合わせ後を示す。
【図２】同発明を実施するための形態の説明に供し、磁石と両リードスイッチとの位置関係、および対応したパルス波形を示し、（１）図は、位置ずれのない状態、（２）図（３）図，（４）図は、位置ずれが次第に大となっている状態を示す。
【図３】同発明を実施するための形態の説明に供し、（１）図は、磁石とリードスイッチの正面図、（２）図は、制御部等の構成ブロック図である。
【図４】同発明を実施するための形態の説明に供し、電磁石と半導体センサーを用いた例の概略正面図であり、（１）図は、その全体を示し、（２）図は、電磁石を示す。
【図５】非接触給電装置の説明に供し、回路図である。
【図６】非接触給電装置の説明に供し、（１）図は、全体説明図、（２）図は、構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。
《非接触給電装置１について》
まず、本発明の前提となる非接触給電装置１について、図５や図６を参照して、一般的に説明する。
非接触給電装置１は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、１次側回路２の１次側コイル３から、２次側回路４の２次側コイル５に、エアギャップＧを存して非接触で対応位置しつつ、電力を供給する。１次側回路２は、地上Ａ側に定置配設されており、２次側回路４は、車輌Ｂ側等の移動体に搭載されている。
【００１５】
このような非接触給電装置１について、更に詳述する。まず、給電側，トラック側，１次側の１次側回路２は、給電スタンドＣその他の給電エリアにおいて、地面，路面，床面，その他の地上Ａ側に、定置配置されている。
これに対し、受電側，ピックアップ側，２次側の２次側回路４は、電気自動車（ＥＶ車）や電車等の車輌Ｂ，その他の移動体に搭載されている。２次側回路４は、駆動用の他、非駆動用としても利用可能であり、図６中に示したように車載の電池６に接続されるのが代表的であるが、図５中に示したように、各種負荷Ｌに直接接続される場合もある。
そして、１次側回路２の１次側コイル３と２次側回路４の２次側コイル５とは、給電に際し、数１０ｍｍ〜数１００ｍｍ、例えば５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度の僅かな間隙空間であるエアギャップＧを存しつつ、非接触で近接して対応位置される。図示例では、上下で対応位置される。
又、給電に際しては、２次側コイル５が、１次側コイル３上等で停止される停止給電方式が代表的であり、停止給電方式の場合は、１次側コイル３と２次側コイル５とは、上下等で対をなしうる対称構造よりなる。これに対し、２次側コイル５が１次側コイル３上を低速走行しつつ給電を行う移動給電方式も、可能である。
【００１６】
１次側回路２の１次側コイル３は、高周波インバータが使用される電源７に接続されている。図５中、８はチョークコイル、９は直列共振用のキャパシタ、１０は並列共振用のキャパシタである。
２次側回路４の２次側コイル５は、図６の例では電池６に接続可能となっており、給電により充電された電池６にて、走行用のモータ１１が駆動される。図６中１２は、交流を直流に変換するコンバータ、１３は、直流を交流に変換するインバータであり、図５中、１４は並列共振用のキャパシタである。
１次側コイル３や２次側コイル５は、複数回巻回ターン方式の扁平なフラット構造をなす。
【００１７】
電磁誘導の相互誘導作用については、次のとおり。給電に際し、対応位置する１次側コイル３と２次側コイル５間において、１次側コイル３での磁束形成により、２次側コイル５に誘導起電力を生成させ、もって１次側コイル３から２次側コイル５に電力を供給することは、公知公用である。
すなわち、１次側回路２の１次側コイル３に、電源７から例えば１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の高周波交流を励磁電流として通電することにより、磁界が１次側コイル３の周囲に生じ、磁束がコイル面に対して直角方向に形成される。そして、このように形成された磁束が、２次側回路４の２次側コイル５を貫き鎖交することにより、誘導起電力が生成され、もって磁場が形成され、磁界を利用して電力が送受される。数ｋＷ以上、例えば数１０ｋＷ〜数１００ｋＷ程度の電力供給も可能である。
非接触給電装置１は、一般的にはこのようになっている。
【００１８】
《本発明の概要》
以下、図１〜図４を参照して、本発明について説明する。まず、本発明の概要については、次のとおり。
本発明の非接触給電装置１の位置合わせシステムでは、車輌Ｂ等の移動体側と地上Ａ側のいずれか一方に、磁石１５が配設されると共に、他方に、１対のリードスイッチ１６が配設されている。車輌Ｂ等の移動体は、給電前の位置合わせに際し、１次側コイル３に対し２次側コイル５が対応位置すること、を目標として走行進入する。
両リードスイッチ１６は、相互間のセンターラインＤの両側に振り分け配設され、共に、給電前の位置合わせに際し、磁石１５の磁界をエアギャップＧを存して検出可能である。又、磁石１５が、センターラインＤに対応位置する場合は、２次側コイル５が、１次側コイル３に対応位置する関係に、設定されている。
もって、両リードスイッチ１６の検出信号に基づき、１次側コイル３に対し２次側コイル５が対応位置しているか否かの位置ずれ情報を、提供可能となっている。
本発明の概要については、以上のとおり。
【００１９】
《リードスイッチ１６や磁石１５等について》
このような、本発明の非接触給電装置１の位置合わせシステムについて、図１〜図３を参照して、更に詳述する。まず、リードスイッチ１６や磁石１５等について説明する。
図示例の車輌Ｂは、例えばバスよりなり、１次側コイル３に対し２次側コイル５が、上下で対応位置して給電が行われるようになっている。
そして、受電側，ピックアップ側，２次側の車輌Ｂの床面下には、２次側コイル５が搭載されると共に、この２次側コイル５に隣接して、リードスイッチ１６が１対配設されている。
２次側コイル５とリードスイッチ１６とは、図１の例では、車輌Ｂの前後方向（走行方向）Ｅに隣接配設され、図３の例では、左右方向Ｆに隣接配設されている。勿論、両者が隣接配設されることは必須的ではなく、車輌Ｂ等の適宜部位に離れて搭載，配設するようにしてもよい。
そして、両リードスイッチ１６は、図示例では前後方向Ｅに沿って設定されたセンターラインＤ（仮想線）を中心に、左右両側に振り分け配設されている。
リードスイッチ１６は、その開閉接点が、磁石１５の磁界による励磁の有無によって、オンオフ，スイッチングされ、もって磁界変化を電圧変化として検出する。つまりリードスイッチ１６は、磁石１５が接近するとスイッチオンし、離れるとスイッチオフする。
【００２０】
これに対し、給電側，トラック側，１次側の地上Ａ側では、図示例では地面，路面，床面上に、１次側コイル３が配設されると共に、この１次側コイル３に隣接して、磁石１５が配設されている。
１次側コイル３と磁石１５とは、図１の例では、車輌Ｂの走行方向である前後方向Ｅに隣接配設され、図３の例では、左右方向Ｆに隣接配設されている。勿論、両者は隣接配設される必要はなく、離れて配設することも可能である。
磁石１５としては、永久磁石が使用される。磁石１５の数は１個でも可能であるが、図示例では、複数個が前後方向Ｅに沿い、Ｎ極，Ｓ極の磁極の向きを揃えつつ、直列配設されている。例えば数１０ｃｍ程度の間隔を置いて、一直線に配置されている。
なお図示例では、停止給電方式であることに鑑み、車輌Ｂが徐々にスピードダウンして行くので、前後方向Ｅの前進方向に向け、間隔が徐々に狭くなるように配置されている。これによらず、等ピッチ間隔で配置するようにしてもよい。
リードスイッチ１６や磁石１５等については、以上のとおり。
【００２１】
《制御部１７等について》
次に、制御部１７等について説明する。上述したように、両リードスイッチ１６は、給電前の位置合わせに際し、磁石１５の磁界を、エアギャップＧを介して検出可能となっている。そして両リードスイッチ１６が、磁石１５を通過する際の接点のオンオフ，スイッチングにより、オン電圧が間欠的に発生し、その繰り返しにより検出信号として生成，送出されるパルスが、図３の（２）図に示したように、車輌Ｂ側に配設された制御部１７に入力される。
そして制御部１７は、リードスイッチ１６の検出信号つまりパルスの状態に基づき、位置ずれ情報を提供可能である。図示例では、１次側コイル３に対し２次側コイル５が、左右方向Ｆにおいて対応位置しているか否かについて、左右方向に関する位置ずれ情報を、提供可能である。
制御部１７としては、専用プログラムが読み込まれたマイクロコンピュータや、コンパレーター等を備えた信号処理手段が使用される。そして磁石１５が、両リードスイッチ１６間のセンターラインＤに対応位置する場合に、２次側コイル５が、１次側コイル３に対し左右方向Ｆにおいて対応位置する関係に設定されていること、を前提に、入力されるパルスの状態（パルス幅）に基づき、位置ずれ情報を提供可能となっている。
【００２２】
これらについて、更に詳述する。まず、図２の（１）図に示したように、磁石１５が、両リードスイッチ１６１，１６２のセンターラインＤに対応位置しつつ移動する場合は、図示のようなパルスＰ１，Ｐ２波形となり、次のように判別される。
すなわち、両側の両リードスイッチ１６１，１６２のパルスＰ１，Ｐ２のオンオフ状態、つまりパルス幅の広狭は共通となり、共にパルスレベルが可の状態と考えられる。磁石１５の磁界接近により、リードスイッチ１６１，１６２が共に同時にオンし、もって、そのオン時間だけパルス幅が表われる。
もって、１次側コイル３に対し２次側コイル５が、左右方向Ｆにおいて対応位置していると判別され、その旨の位置ずれ情報が提供される。
【００２３】
これに対し、図２の（２）図，（３）図，（４）図に示したように、磁石１５が、両リードスイッチ１６１，１６２のセンターラインＤに対応位置せず、一方のリードスイッチ側に偏って位置する場合は、それぞれ図示のようなパルスＰ１，Ｐ２波形となり、次のように判別される。
すなわち、一方のリードスイッチ１６１のパルスＰ１のオンが早く始まり、オン状態（パルス幅）が長くなるのに対し、他方のリードスイッチ１６２のパルスＰ２のオンが遅く始まり、オン状態（パルス幅）は、次第に短く、更には無となって行き、パルスレベルが不可の状態と考えられる。
もって、１次側コイル３に対し２次側コイル５が、左右方向Ｆにおいて対応位置していないと判別され、その旨の位置ずれ情報が提供される。（２）図の状態より（３）図の状態、（３）図の状態より（４）図の状態と、両者の位置ずれが拡大している。
そして、このような制御部１７と共に、図３の（２）図に示したように、表示部１８が車輌Ｂ側に配設されている。
表示部１８は、制御部１７の出力信号に基づき、上述した各種位置ずれ情報を、車輌Ｂの運転者等に対し、ランブ表示灯の点滅等により、伝達可能となっている。例えば、上記図２の（１）図，（２）図，（３）図，（４）図の各段階に対応した、多段式のランプ表示が実施される。
制御部１７等については、以上のとおり。
【００２４】
《作用等》
本発明の非接触給電装置１の位置合わせシステムは、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
（１）この位置合わせシステムでは、地上Ａ側と車輌Ｂ側等の移動体とに、磁石１５と１対のリードスイッチ１６とが、配設されている。図示例では、地上Ａ側に磁石１５が、車輌Ｂ側にリードスイッチ１６が、それぞれ配設されている。
そしてリードスイッチ１６は、相互のセンターラインＤの両側に振り分け配設されており、給電前の位置合わせに際し、両リードスイッチ１６が、それぞれ磁石１５の磁界をエアギャップＧを存して、検出可能である（図１を参照）。
図示例では、前後方向Ｅに沿ったセンターラインＤの左右両側に、両リードスイッチ１６が配設されており、左右両側でそれぞれ、磁石１５の磁界を検出可能となっている。
【００２５】
（２）そして、給電前の位置合わせに際し、車輌Ｂ等の移動体は、非接触給電装置１の地上Ａ側の１次側コイル３に対し、車輌Ｂ等の移動体側の２次側コイル５が、対応位置することを目標として、走行進入する。
ところで、１次側コイル３に対し２次側コイル５が対応位置すると、磁石１５が、リードスイッチ１６間のセンターラインＤに対応位置する関係と、なっている（図１の（２）図，図２の（１）図を参照）。
【００２６】
（３）このような関係に基づき、この位置合わせシステムでは、１次側コイル３に対し２次側コイル５が、対応位置しているか否かの位置ずれ情報を提供可能となっている。
図示例のように、１次側コイル３と２次側コイル５とが、上下で対応位置して給電が行われる場合は、左右方向Ｆに位置ずれしているか否かの位置ずれ情報を、提供可能となっている（図１，図３の（１）図を参照）。
【００２７】
（４）すなわち、両リードスイッチ１６にて検出される検出信号の状態、つまり生成そして送出されるパルスＰの状態が、制御部１７で判別される（図３の（２）図を参照）。これに基づき、１次側コイル３と２次側コイル５間の位置ずれ情報を、提供可能となっている。
【００２８】
（５）更に具体的には、図２に示したように、両リードスイッチ１６１，１６２でそれぞれ検出されるパルスＰ１，Ｐ２の状態、つまりそのパルス幅の広狭を比較，観察することにより、１次側コイル３と２次側コイル５とが対応位置しているか否かが、判別される。
リードスイッチ１６１，１６２間のセンターラインＤに、磁石１５が対応位置しつつ移動している場合は、両リードスイッチ１６１，１６２共に共通なパルスＰ１，Ｐ２が、検出信号として送出される（図２の（１）図を参照）。もって、１次側コイル３と２次側コイル５とが対応位置している旨、判別される。
これに対し、リードスイッチ１６１，１６２間のセンターラインＤに、磁石１５が対応位置していない場合、例えば、一方のリードスイッチ１６１のパルス幅が広くなるのに対し、他方のリードスイッチ１６２のパルス幅は狭く、更には無となる（図２の（２）図，（３）図，（４）図を参照）。もって、１次側コイル３と２次側コイル５とが対応位置していない旨、判別される。
【００２９】
（６）このように制御部１７で得られた位置ずれ情報は、表示部１８にて表示される（図３の（２）図を参照）。
そこで、車輌Ｂ等の移動体の運転者は、このような位置ずれ情報に基づき、左右方向Ｆの位置ずれを察知，認識可能となる。
これに基づき、低速走行する車輌Ｂ等のステアリング操作等により、地上Ａ側の１次側コイル３に対し、車輌Ｂ等の移動体側の２次側コイル５を、対応位置させることが可能となる。
図２の例では、給電前の位置合わせのため低速走行される車輌Ｂ等を（図１の（１）図を参照）、図２の（４）図の大きな位置ずれ状態から、（３）図の位置ずれ状態、そして（２）図の位置ずれ状態へとステアリングさせ、最終的には、（１）図の位置ずれのない状態とする（図１の（２）図を参照）。
【００３０】
（７）さて、このように位置合わせシステムにより、１次側コイル３に対し２次側コイル５を、対応位置させてから、非接触給電装置１による給電が開始される。
すなわち、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、地上Ａ側の１次側コイル３，１次側回路２から、車輌Ｂ等の移動体側の２次側コイル５，２次側回路４に向け、給電が実施される。この給電は、１次側コイル３に対し２次側コイル５が、対応位置しているので、給電効率に優れて実施される。
【００３１】
（８）なお、この位置合わせシステムは、非接触給電装置１に対し、磁石１５とリードスイッチ１６と付帯，関連部材とを、後付けで付加した簡単な構成よりなる。
作用等については、以上のとおり。
【００３２】
《本発明の展開等》
さて、本発明の非接触給電装置１の位置合わせシステムは、更に、以下の第１，第２，第３，第４，第５，第６，第７，第８のような構成が、考えられる。
第１に、対応位置するという概念について検討する。本明細書において対応位置するとは、中心線を一致させる等により、寸法的に完全にピッタリと位置合わせされている場合の外、寸法的に若干齟齬し食い違いつつ、ほぼ向き合って位置合わせされている場合をも、包含する。
すなわち、対応位置するという語は、広い意味にて使用される。２次側コイル５が１次側コイル３に対応位置するか否か、磁石１５がセンターラインＤに対応位置するか否かの構成は、このように解釈される。
【００３３】
第２に、リードスイッチ１６等の回転について検討する。磁石１５とリードスイッチ１６のいずれか一方を、給電前の位置合わせに際し軸廻りで回転するようにすることが、考えられる。
図３の（１）図の図示例では、車輌Ｂ側の両リードスイッチ１６が水平面で回転するようになっている。図中、１９は回転駆動用のステッピングモータやＤＣモータ等のモータ、２０はそのドライバ、２１は動力伝達用のプーリ、２２は、プーリ２１間に掛け渡されたベルトである。
このようにリードスイッチ１６又は磁石１５を回転させる理由は、検出精度の向上、誤検出の回避にある。
すなわち、リードスイッチ１６は公知のように、感度分布がその感度特性上一様ではなく、感度にバラツキが存し、誤検出発生の虞がある。これに対し、このようにリードスイッチ１６を回転させるか、又は磁石１５を回転させることにより、誤検出回避による検出精度の向上、そして位置合わせシステムの信頼性向上が図られる。
【００３４】
第３に、この場合の信号伝達方式について検討する。上述したようにリードスイッチ１６を回転させる場合は、接触式でも良いが非接触式ならば、次のように給電と信号伝達とが行われる。
両リードスイッチ１６は、それぞれ個別に、付設されて対応位置する専用のコイル間での電磁誘導の相互誘導作用に基づき検出用に給電されると共に、両リードスイッチ１６の検出信号のオンオフ変化は、それぞれ個別にその結果として起きるその給電側回路の電圧変化を利用して、非接触で検知される。
すなわち、回転されるリードスイッチ１６は、その給電が、コイル間での電磁誘導作用に基づき非接触で実施される。これと共に、非接触給電の受電側回路のリードスイッチ１６でのオンオフ変化は、給電側回路の電圧変化となってあらわれるので、例えばこれをＣＴコイルを使用して取り出して、制御部１７に伝達する。
これらは、例えば前述した図５の非接触給電装置に準じた装置により実施され、図５図中の負荷Ｌがリードスイッチ１６に相当するが、図５の例とは異なり、この場合は給電側回路である１次側回路２も車載される。図５の１次側回路２の電源７は、図６のインバータ１３に相当する。
【００３５】
第４に、コイルの位置関係について検討する。図１等に示した例では、地上Ａ側の１次側コイル３に対し車輌Ｂ側等の２次側コイル５が、上下で対応位置して給電が行われるが、本発明の位置合わせシステムは、これに限定されるものではなく、両者間の各種の対応位置関係にも、広く適用可能である。
例えば、１次側コイル３が、地上Ａ側の地面や路面ではなく、地上Ａ側の壁面等に配設され、２次側コイル５が、車輌Ｂ側等の床面ではなく、車輪Ｂ側等の側面，天井面，背面，前面等に配設されるケースが考えられる。これらの場合には、１次側コイル３に対し２次側コイル５が、斜め，左右，又は横並び等で対応位置して給電が実施されるが、このようなケースにも本発明は適用可能である。
【００３６】
第５に、リードスイッチ１６の配設位置等について検討する。図１等の図示例において、両リードスイッチ１６のセンターラインＤは、車輌Ｂ等の前後方向（走行方向）Ｅに沿うと共に、車輌Ｂの前後方向Ｅに沿ったセンターライン（図示せず）と一致していたが、本発明の位置合わせシステムは、これらに限定されるものではない。
例えば、両リードスイッチ１６の前後方向Ｅに沿ったセンターラインＤが、車輌Ｂ等の側端部に位置するようにしてもよい。この場合は勿論、両リードスイッチ１６も側端部に配設される。更に、センターラインＤが、車輌Ｂ等の前後方向Ｅに沿わず、斜め方向に向くようにしてもよい。
【００３７】
第６に、リードスイッチ１６や磁石１５の配設対象について検討する。図１等に示した例では、磁石１５が地上Ａ側に配設され、リードスイッチ１６が車輌Ｂ側等に配設されていたが、その逆も可能である。
すなわち、磁石１５を車輌Ｂ側等に配設し、リードスイッチ１６を地上Ａ側に配設することも考えられる。この場合は、地上Ａ側のリードスイッチ１６の検出信号に基づく制御部１７での位置ずれ情報を、車輌Ｂ側等にて認識させる表示伝達手段が、地上Ａ側に付設される。
【００３８】
第７に、回転する構成の配設について検討する。前記第２のように、リードスイッチ１６又は磁石１５を回転させる構成が考えられると共に、上記第６のように、リードスイッチ１６を地上Ａ側に配設する構成も考えられる。
しかし、地上Ａ側で磁石１５又はリードスイッチ１６を回転させる構成、つまり地面，路面，床面等に回転部，可動部を設ける構成は、その設置等が困難であり、メンテナンスも容易でない。もって、磁石１５やリードスイッチ１６を回転させる構成は、車輌Ｂ等側で採用するのがベターである。
【００３９】
第８に、半導体センサー２３等の採用について検討する。本発明の位置合わせシステムについて、図４に示したように、磁石１５として、交流駆動の電磁石２４を使用すると共に、リードスイッチ１６に代えて、半導体磁気抵抗素子を備えた半導体センサー２３を使用し、もって半導体センサー２３が、電磁石２４の磁界を検出することが考えられる。
すなわち、前述した第２のように、リードスイッチ１６の検出精度向上、そして位置合わせシステムの信頼性向上のため、リードスイッチ１６や磁石１５を回転させる構成が、図３の図示例では採用されていた。しかし、同様な目的は、このように半導体センサー２３と電磁石２４を採用することによっても、達成可能である。
なお図４の例では、半導体センサー２３が車輌Ｂ等側に、電磁石２４が地上Ａ側に配設されているが、その逆の配設も可能である。つまり、半導体センサー２３を地上Ａ側に、電磁石２４を車輌Ｂ側等に配設するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１ 非接触給電装置
２ １次側回路
３ １次側コイル
４ ２次側回路
５ ２次側コイル
６ 電池
７ 電源
８ チョークコイル
９ キャパシタ
１０ キャパシタ
１１ モータ
１２ コンバータ
１３ インバータ
１４ キャパシタ
１５ 磁石
１６，１６１，１６２ リードスイッチ
１７ 制御部
１８ 表示部
１９ モータ
２０ ドライバ
２１ プーリ
２２ ベルト
２３ 半導体センサー
２４ 電磁石
２５ 電源
Ａ 地上
Ｂ 車輌
Ｃ 給電スタンド
Ｄ センターライン
Ｅ 前後方向
Ｆ 左右方向
Ｇ エアギャップ
Ｌ 負荷
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２ パルス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電装置の位置合わせシステムに関する。すなわち、地上側から車輌等の移動体側に非接触で電力を供給する、非接触給電装置の位置合わせシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
《技術的背景》
ケーブル等の機械的接触なしで、例えば電気自動車等の車輌に、外部から電力を供給する非接触給電装置が、需要に基づき開発，実用化されている。
この非接触給電装置では、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、地上側に定置された１次側コイルから、車輌その他の移動体側に搭載された２次側コイルに、数１０ｍｍ〜数１００ｍｍ程度のエアギャップを存して対応位置しつつ、電力を供給する（後述する図６も参照）。
【０００３】
《従来技術》
このような非接触給電装置による給電に際しては、地上側に定置された１次側コイルに対し、車輌等の移動体側に搭載された２次側コイルが、対応位置していることが必要である。位置ずれなく対応位置していることが、給電効率上の重要ポイントの１つとなる。
例えば、地上側の１次側コイルと車輌側等の２次側コイルとが、上下で対応位置して給電が行われる代表例では、１次側コイルに対し２次側コイルが、前後方向や左右方向に位置ずれなく位置合わせされ、対応位置していることが、必要である。
これに対し、この種従来例では、車輌等の運転者が目視で、道路等の地上側に設けられた目印を頼りに、低速走行しつつステアリング操作することにより、このような位置合わせを行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
上述した非接触給電装置としては、例えば、次の特許文献１，特許文献２に示されたものが挙げられる。
【特許文献１】特開２００８−０８７７３３号公報
【特許文献２】特開２０１０−０３５３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
《問題点》
ところで、このような従来例については、次の課題が指摘されていた。すなわち、地上側の１次側コイルに車輌側等の２次側コイルを対応位置させる際、両者の前後方向の位置合わせは容易であるが、両者の左右方向の位置合わせが容易でない、という問題が指摘されていた。
車輌等の前後方向（走行方向）については、比較的位置合わせし易く、例え前後位置が合わない場合でも、前後動操作により簡単に素早く微調整可能，補正可能である（車輌等の前後ストップ位置の問題である）。
これに対し、前後方向と直交する左右方向については、位置ずれが分かりにくいことに起因して、ステアリング操作による位置合わせが容易でなかった。もって、運転者に対し左右方向の位置ずれ情報を提供するシステムの構築が、切望されていた。
なお、このような課題は、１次側コイルと２次側コイルとが、上述したように上下で対応位置して給電が行われる例に限らず、その他の位置関係で対応位置して給電が行われる場合についても、同様に提起される。
【０００６】
《本発明について》
本発明の非接触給電装置の位置合わせシステムは、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、左右方向等の位置ずれ情報を、提供可能であり、第２に、しかもこれが、簡単容易に実現される、非接触給電装置の位置合わせシステムを提案することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
《各請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲に記載したように、次のとおりである。
請求項１については、次のとおり。請求項１の位置合わせシステムは、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、地上側に定置された１次側コイルから、車輌その他の移動体側に搭載された２次側コイルに、エアギャップを存して対応位置しつつ、電力を供給する非接触給電装置において、使用される。
そして、該移動体側と該地上側のいずれか一方に、磁石が配設されると共に、他方に、１対のリードスイッチが配設されている。該移動体は、給電前の位置合わせに際し、該１次側コイルに対し該２次側コイルが対応位置すること、を目標として走行進入する。
両該リードスイッチは、相互間のセンターラインの両側に振り分けて配設されており、給電前の位置合わせに際し、共に該磁石の磁界をエアギャップを存して検出可能である。
そして該磁石が、該センターラインに対応位置する場合は、該２次側コイルが、該１次側コイルに対応位置する関係に、設定されている。もって、両該リードスイッチの検出信号に基づき、該１次側コイルに対し該２次側コイルが対応位置しているか否かの位置ずれ情報を、提供可能となっていること、を特徴とする。
【０００８】
請求項２については、次のとおり。請求項２の非接触給電装置の位置合わせシステムでは、請求項１において、該１次側コイルに対し該２次側コイルが、上下で対応位置して給電が行われると共に、該センターラインが、走行方向である前後方向に沿って設定されている。
もって、両該リードスイッチの検出信号に基づき、該１次側コイルに対し該２次側コイルが、左右方向において対応位置しているか否かの左右位置ずれ情報を、提供可能となっていること、を特徴とする。
請求項３については、次のとおり。請求項３の非接触給電装置の位置合わせシステムでは、請求項１において、該磁石は、複数個が直列配設されていること、を特徴とする。
請求項４については、次のとおり。請求項４の非接触給電装置の位置合わせシステムでは、請求項１において、両該リードスイッチの検出信号として生成されるパルスの状態に基づき、位置ずれ情報を提供可能であること、を特徴とする。
【０００９】
請求項５については、次のとおり。請求項５の非接触給電装置の位置合わせシステムでは、請求項１において、該磁石と該リードスイッチのいずれか一方が、給電前の位置合わせに際し回転される。
そして、該リードスイッチが回転される場合は、対応位置するコイル間での電磁誘導の相互誘導作用に基づき、受電側回路の該リードスイッチに非接触で検出用に給電されると共に、該リードスイッチの検出信号が、給電側の１次側回路の電圧変化を利用して、非接触で検知されること、を特徴とする。
請求項６については、次のとおり。請求項６の非接触給電装置の位置合わせシステムでは、請求項１において、該磁石として、交流駆動の電磁石が使用されると共に、該リードスイッチに代えて、半導体磁気抵抗素子を備えた半導体センサーが使用される。もって該半導体センサーが、該電磁石の磁界を検出可能となっていること、を特徴とする。
【００１０】
《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）この位置合わせシステムは、地上側と車輌等の移動体側とに、磁石と１対のリードスイッチとを配設してなる。
（２）そして磁石が、両リードスイッチ間のセンターラインに、対応位置すると、非接触給電装置の車輌等側の２次側コイルが、地上側の１次側コイルに対応位置する関係となっている
（３）このような関係に基づき、１次側コイルに対し２次側コイルが対応位置しているか否か、例えば左右方向に位置ずれしているか否かの位置ずれ情報を、提供可能である。
（４）すなわち、両リードスイッチの検出信号に基づき、位置ずれ情報が提供される。
（５）具体的には、両リードスイッチからそれぞれ検出，生成されるパルスの状態から、１次側コイルに対する２次側コイルの位置関係が判別される。
（６）この位置ずれ情報に基づき、車輌等の運転者は、１次側コイルに２次側コイルを対応位置させるべく、ステアリング操作等することになる。
（７）それから非接触給電装置にて、１次側コイルから２次側コイルへの給電が、給電効率に優れつつ実施される。
（８）なお、この位置合わせシステムは、磁石，リードスイッチ，付帯部材等を付加した、簡単な構成よりなる。
（９）さてそこで、本発明の非接触給電装置の位置合わせシステムは、次の効果を発揮する。
【発明の効果】
【００１１】
《第１の効果》
第１に、左右方向等の位置ずれ情報を、提供可能となる。すなわち、本発明の非接触給電装置の位置合わせシステムでは、給電前の位置合わせに際し、磁石の磁界を、振り分け配設された両リードスイッチが、検出可能となっている。
そして、パルスとして生成される検出信号の状態から、１次側コイルに対し２次側コイルが対応位置しているか否かの位置ずれ情報を、提供可能となっている。１次側コイルと２次側コイルとが、上下で対応位置して給電が行われる場合は、左右方向の位置ずれ情報を、提供可能となる。
もって、車輌等の移動体の運転者等は、このような位置ずれ情報に基づき、容易に左右方向等の位置ずれを察知，認識することができる。これに基づき、ステアリング操作等により、簡単容易に位置ずれを微調整可能，補正可能となり、地上側の１次側コイルに対し移動体側の２次側コイルを、対応位置させることが可能となる。
特に、降雪地においては、路面に描かれたラインマークを基準に位置を合わせる方法が困難であり、本発明は極めて有効である。
【００１２】
《第２の効果》
第２に、しかもこれは、簡単容易に実現される。本発明の非接触給電装置の位置合わせシステムでは、簡単な構成により、上述した第１の点が容易に実現される。
すなわち、この位置合わせシステムは、従来よりの非接触給電装置について、磁石，リードスイッチ，これらの付帯関連部材等を、後付けで付加しただけの簡単な構成よりなり、コスト負担も少ない。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る非接触給電装置の位置合わせシステムについて、発明を実施するための形態の説明に供し、底面や平面の説明図であり、（１）図は、位置合わせ前を示し、（２）図は、位置合わせ後を示す。
【図２】同発明を実施するための形態の説明に供し、磁石と両リードスイッチとの位置関係、および対応したパルス波形を示し、（１）図は、位置ずれのない状態、（２）図（３）図，（４）図は、位置ずれが次第に大となっている状態を示す。
【図３】同発明を実施するための形態の説明に供し、（１）図は、磁石とリードスイッチの正面図、（２）図は、制御部等の構成ブロック図である。
【図４】同発明を実施するための形態の説明に供し、電磁石と半導体センサーを用いた例の概略正面図であり、（１）図は、その全体を示し、（２）図は、電磁石を示す。
【図５】非接触給電装置の説明に供し、回路図である。
【図６】非接触給電装置の説明に供し、（１）図は、全体説明図、（２）図は、構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。
《非接触給電装置１について》
まず、本発明の前提となる非接触給電装置１について、図５や図６を参照して、一般的に説明する。
非接触給電装置１は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、１次側回路２の１次側コイル３から、２次側回路４の２次側コイル５に、エアギャップＧを存して非接触で対応位置しつつ、電力を供給する。１次側回路２は、地上Ａ側に定置配設されており、２次側回路４は、車輌Ｂ側等の移動体に搭載されている。
【００１５】
このような非接触給電装置１について、更に詳述する。まず、給電側，トラック側，１次側の１次側回路２は、給電スタンドＣその他の給電エリアにおいて、地面，路面，床面，その他の地上Ａ側に、定置配置されている。
これに対し、受電側，ピックアップ側，２次側の２次側回路４は、電気自動車（ＥＶ車）や電車等の車輌Ｂ，その他の移動体に搭載されている。２次側回路４は、駆動用の他、非駆動用としても利用可能であり、図６中に示したように車載の電池６に接続されるのが代表的であるが、図５中に示したように、各種負荷Ｌに直接接続される場合もある。
そして、１次側回路２の１次側コイル３と２次側回路４の２次側コイル５とは、給電に際し、数１０ｍｍ〜数１００ｍｍ、例えば５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度の僅かな間隙空間であるエアギャップＧを存しつつ、非接触で近接して対応位置される。図示例では、上下で対応位置される。
又、給電に際しては、２次側コイル５が、１次側コイル３上等で停止される停止給電方式が代表的であり、停止給電方式の場合は、１次側コイル３と２次側コイル５とは、上下等で対をなしうる対称構造よりなる。これに対し、２次側コイル５が１次側コイル３上を低速走行しつつ給電を行う移動給電方式も、可能である。
【００１６】
１次側回路２の１次側コイル３は、高周波インバータが使用される電源７に接続されている。図５中、８はチョークコイル、９は直列共振用のキャパシタ、１０は並列共振用のキャパシタである。
２次側回路４の２次側コイル５は、図６の例では電池６に接続可能となっており、給電により充電された電池６にて、走行用のモータ１１が駆動される。図６中１２は、交流を直流に変換するコンバータ、１３は、直流を交流に変換するインバータであり、図５中、１４は並列共振用のキャパシタである。
１次側コイル３や２次側コイル５は、複数回巻回ターン方式の扁平なフラット構造をなす。
【００１７】
電磁誘導の相互誘導作用については、次のとおり。給電に際し、対応位置する１次側コイル３と２次側コイル５間において、１次側コイル３での磁束形成により、２次側コイル５に誘導起電力を生成させ、もって１次側コイル３から２次側コイル５に電力を供給することは、公知公用である。
すなわち、１次側回路２の１次側コイル３に、電源７から例えば１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の高周波交流を励磁電流として通電することにより、磁界が１次側コイル３の周囲に生じ、磁束がコイル面に対して直角方向に形成される。そして、このように形成された磁束が、２次側回路４の２次側コイル５を貫き鎖交することにより、誘導起電力が生成され、もって磁場が形成され、磁界を利用して電力が送受される。数ｋＷ以上、例えば数１０ｋＷ〜数１００ｋＷ程度の電力供給も可能である。
非接触給電装置１は、一般的にはこのようになっている。
【００１８】
《本発明の概要》
以下、図１〜図４を参照して、本発明について説明する。まず、本発明の概要については、次のとおり。
本発明の非接触給電装置１の位置合わせシステムでは、車輌Ｂ等の移動体側と地上Ａ側のいずれか一方に、磁石１５が配設されると共に、他方に、１対のリードスイッチ１６が配設されている。車輌Ｂ等の移動体は、給電前の位置合わせに際し、１次側コイル３に対し２次側コイル５が対応位置すること、を目標として走行進入する。
両リードスイッチ１６は、相互間のセンターラインＤの両側に振り分け配設され、共に、給電前の位置合わせに際し、磁石１５の磁界をエアギャップＧを存して検出可能である。又、磁石１５が、センターラインＤに対応位置する場合は、２次側コイル５が、１次側コイル３に対応位置する関係に、設定されている。
もって、両リードスイッチ１６の検出信号に基づき、１次側コイル３に対し２次側コイル５が対応位置しているか否かの位置ずれ情報を、提供可能となっている。
本発明の概要については、以上のとおり。
【００１９】
《リードスイッチ１６や磁石１５等について》
このような、本発明の非接触給電装置１の位置合わせシステムについて、図１〜図３を参照して、更に詳述する。まず、リードスイッチ１６や磁石１５等について説明する。
図示例の車輌Ｂは、例えばバスよりなり、１次側コイル３に対し２次側コイル５が、上下で対応位置して給電が行われるようになっている。
そして、受電側，ピックアップ側，２次側の車輌Ｂの床面下には、２次側コイル５が搭載されると共に、この２次側コイル５に隣接して、リードスイッチ１６が１対配設されている。
２次側コイル５とリードスイッチ１６とは、図１の例では、車輌Ｂの前後方向（走行方向）Ｅに隣接配設され、図３の例では、左右方向Ｆに隣接配設されている。勿論、両者が隣接配設されることは必須的ではなく、車輌Ｂ等の適宜部位に離れて搭載，配設するようにしてもよい。
そして、両リードスイッチ１６は、図示例では前後方向Ｅに沿って設定されたセンターラインＤ（仮想線）を中心に、左右両側に振り分け配設されている。
リードスイッチ１６は、その開閉接点が、磁石１５の磁界による励磁の有無によって、オンオフ，スイッチングされ、もって磁界変化を電圧変化として検出する。つまりリードスイッチ１６は、磁石１５が接近するとスイッチオンし、離れるとスイッチオフする。
【００２０】
これに対し、給電側，トラック側，１次側の地上Ａ側では、図示例では地面，路面，床面上に、１次側コイル３が配設されると共に、この１次側コイル３に隣接して、磁石１５が配設されている。
１次側コイル３と磁石１５とは、図１の例では、車輌Ｂの走行方向である前後方向Ｅに隣接配設され、図３の例では、左右方向Ｆに隣接配設されている。勿論、両者は隣接配設される必要はなく、離れて配設することも可能である。
磁石１５としては、永久磁石が使用される。磁石１５の数は１個でも可能であるが、図示例では、複数個が前後方向Ｅに沿い、Ｎ極，Ｓ極の磁極の向きを揃えつつ、直列配設されている。例えば数１０ｃｍ程度の間隔を置いて、一直線に配置されている。
なお図示例では、停止給電方式であることに鑑み、車輌Ｂが徐々にスピードダウンして行くので、前後方向Ｅの前進方向に向け、間隔が徐々に狭くなるように配置されている。これによらず、等ピッチ間隔で配置するようにしてもよい。
リードスイッチ１６や磁石１５等については、以上のとおり。
【００２１】
《制御部１７等について》
次に、制御部１７等について説明する。上述したように、両リードスイッチ１６は、給電前の位置合わせに際し、磁石１５の磁界を、エアギャップＧを介して検出可能となっている。そして両リードスイッチ１６が、磁石１５を通過する際の接点のオンオフ，スイッチングにより、オン電圧が間欠的に発生し、その繰り返しにより検出信号として生成，送出されるパルスが、図３の（２）図に示したように、車輌Ｂ側に配設された制御部１７に入力される。
そして制御部１７は、リードスイッチ１６の検出信号つまりパルスの状態に基づき、位置ずれ情報を提供可能である。図示例では、１次側コイル３に対し２次側コイル５が、左右方向Ｆにおいて対応位置しているか否かについて、左右方向に関する位置ずれ情報を、提供可能である。
制御部１７としては、専用プログラムが読み込まれたマイクロコンピュータや、コンパレーター等を備えた信号処理手段が使用される。そして磁石１５が、両リードスイッチ１６間のセンターラインＤに対応位置する場合に、２次側コイル５が、１次側コイル３に対し左右方向Ｆにおいて対応位置する関係に設定されていること、を前提に、入力されるパルスの状態（パルス幅）に基づき、位置ずれ情報を提供可能となっている。
【００２２】
これらについて、更に詳述する。まず、図２の（１）図に示したように、磁石１５が、両リードスイッチ１６１，１６２のセンターラインＤに対応位置しつつ移動する場合は、図示のようなパルスＰ１，Ｐ２波形となり、次のように判別される。
すなわち、両側の両リードスイッチ１６１，１６２のパルスＰ１，Ｐ２のオンオフ状態、つまりパルス幅の広狭は共通となり、共にパルスレベルが可の状態と考えられる。磁石１５の磁界接近により、リードスイッチ１６１，１６２が共に同時にオンし、もって、そのオン時間だけパルス幅が表われる。
もって、１次側コイル３に対し２次側コイル５が、左右方向Ｆにおいて対応位置していると判別され、その旨の位置ずれ情報が提供される。
【００２３】
これに対し、図２の（２）図，（３）図，（４）図に示したように、磁石１５が、両リードスイッチ１６１，１６２のセンターラインＤに対応位置せず、一方のリードスイッチ側に偏って位置する場合は、それぞれ図示のようなパルスＰ１，Ｐ２波形となり、次のように判別される。
すなわち、一方のリードスイッチ１６１のパルスＰ１のオンが早く始まり、オン状態（パルス幅）が長くなるのに対し、他方のリードスイッチ１６２のパルスＰ２のオンが遅く始まり、オン状態（パルス幅）は、次第に短く、更には無となって行き、パルスレベルが不可の状態と考えられる。
もって、１次側コイル３に対し２次側コイル５が、左右方向Ｆにおいて対応位置していないと判別され、その旨の位置ずれ情報が提供される。（２）図の状態より（３）図の状態、（３）図の状態より（４）図の状態と、両者の位置ずれが拡大している。
そして、このような制御部１７と共に、図３の（２）図に示したように、表示部１８が車輌Ｂ側に配設されている。
表示部１８は、制御部１７の出力信号に基づき、上述した各種位置ずれ情報を、車輌Ｂの運転者等に対し、ランブ表示灯の点滅等により、伝達可能となっている。例えば、上記図２の（１）図，（２）図，（３）図，（４）図の各段階に対応した、多段式のランプ表示が実施される。
制御部１７等については、以上のとおり。
【００２４】
《作用等》
本発明の非接触給電装置１の位置合わせシステムは、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
（１）この位置合わせシステムでは、地上Ａ側と車輌Ｂ側等の移動体とに、磁石１５と１対のリードスイッチ１６とが、配設されている。図示例では、地上Ａ側に磁石１５が、車輌Ｂ側にリードスイッチ１６が、それぞれ配設されている。
そしてリードスイッチ１６は、相互のセンターラインＤの両側に振り分け配設されており、給電前の位置合わせに際し、両リードスイッチ１６が、それぞれ磁石１５の磁界をエアギャップＧを存して、検出可能である（図１を参照）。
図示例では、前後方向Ｅに沿ったセンターラインＤの左右両側に、両リードスイッチ１６が配設されており、左右両側でそれぞれ、磁石１５の磁界を検出可能となっている。
【００２５】
（２）そして、給電前の位置合わせに際し、車輌Ｂ等の移動体は、非接触給電装置１の地上Ａ側の１次側コイル３に対し、車輌Ｂ等の移動体側の２次側コイル５が、対応位置することを目標として、走行進入する。
ところで、１次側コイル３に対し２次側コイル５が対応位置すると、磁石１５が、リードスイッチ１６間のセンターラインＤに対応位置する関係と、なっている（図１の（２）図，図２の（１）図を参照）。
【００２６】
（３）このような関係に基づき、この位置合わせシステムでは、１次側コイル３に対し２次側コイル５が、対応位置しているか否かの位置ずれ情報を提供可能となっている。
図示例のように、１次側コイル３と２次側コイル５とが、上下で対応位置して給電が行われる場合は、左右方向Ｆに位置ずれしているか否かの位置ずれ情報を、提供可能となっている（図１，図３の（１）図を参照）。
【００２７】
（４）すなわち、両リードスイッチ１６にて検出される検出信号の状態、つまり生成そして送出されるパルスＰの状態が、制御部１７で判別される（図３の（２）図を参照）。これに基づき、１次側コイル３と２次側コイル５間の位置ずれ情報を、提供可能となっている。
【００２８】
（５）更に具体的には、図２に示したように、両リードスイッチ１６１，１６２でそれぞれ検出されるパルスＰ１，Ｐ２の状態、つまりそのパルス幅の広狭を比較，観察することにより、１次側コイル３と２次側コイル５とが対応位置しているか否かが、判別される。
リードスイッチ１６１，１６２間のセンターラインＤに、磁石１５が対応位置しつつ移動している場合は、両リードスイッチ１６１，１６２共に共通なパルスＰ１，Ｐ２が、検出信号として送出される（図２の（１）図を参照）。もって、１次側コイル３と２次側コイル５とが対応位置している旨、判別される。
これに対し、リードスイッチ１６１，１６２間のセンターラインＤに、磁石１５が対応位置していない場合、例えば、一方のリードスイッチ１６１のパルス幅が広くなるのに対し、他方のリードスイッチ１６２のパルス幅は狭く、更には無となる（図２の（２）図，（３）図，（４）図を参照）。もって、１次側コイル３と２次側コイル５とが対応位置していない旨、判別される。
【００２９】
（６）このように制御部１７で得られた位置ずれ情報は、表示部１８にて表示される（図３の（２）図を参照）。
そこで、車輌Ｂ等の移動体の運転者は、このような位置ずれ情報に基づき、左右方向Ｆの位置ずれを察知，認識可能となる。
これに基づき、低速走行する車輌Ｂ等のステアリング操作等により、地上Ａ側の１次側コイル３に対し、車輌Ｂ等の移動体側の２次側コイル５を、対応位置させることが可能となる。
図２の例では、給電前の位置合わせのため低速走行される車輌Ｂ等を（図１の（１）図を参照）、図２の（４）図の大きな位置ずれ状態から、（３）図の位置ずれ状態、そして（２）図の位置ずれ状態へとステアリングさせ、最終的には、（１）図の位置ずれのない状態とする（図１の（２）図を参照）。
【００３０】
（７）さて、このように位置合わせシステムにより、１次側コイル３に対し２次側コイル５を、対応位置させてから、非接触給電装置１による給電が開始される。
すなわち、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、地上Ａ側の１次側コイル３，１次側回路２から、車輌Ｂ等の移動体側の２次側コイル５，２次側回路４に向け、給電が実施される。この給電は、１次側コイル３に対し２次側コイル５が、対応位置しているので、給電効率に優れて実施される。
【００３１】
（８）なお、この位置合わせシステムは、非接触給電装置１に対し、磁石１５とリードスイッチ１６と付帯，関連部材とを、後付けで付加した簡単な構成よりなる。
作用等については、以上のとおり。
【００３２】
《本発明の展開等》
さて、本発明の非接触給電装置１の位置合わせシステムは、更に、以下の第１，第２，第３，第４，第５，第６，第７，第８のような構成が、考えられる。
第１に、対応位置するという概念について検討する。本明細書において対応位置するとは、中心線を一致させる等により、寸法的に完全にピッタリと位置合わせされている場合の外、寸法的に若干齟齬し食い違いつつ、ほぼ向き合って位置合わせされている場合をも、包含する。
すなわち、対応位置するという語は、広い意味にて使用される。２次側コイル５が１次側コイル３に対応位置するか否か、磁石１５がセンターラインＤに対応位置するか否かの構成は、このように解釈される。
【００３３】
第２に、リードスイッチ１６等の回転について検討する。磁石１５とリードスイッチ１６のいずれか一方を、給電前の位置合わせに際し軸廻りで回転するようにすることが、考えられる。
図３の（１）図の図示例では、車輌Ｂ側の両リードスイッチ１６が水平面で回転するようになっている。図中、１９は回転駆動用のステッピングモータやＤＣモータ等のモータ、２０はそのドライバ、２１は動力伝達用のプーリ、２２は、プーリ２１間に掛け渡されたベルトである。
このようにリードスイッチ１６又は磁石１５を回転させる理由は、検出精度の向上、誤検出の回避にある。
すなわち、リードスイッチ１６は公知のように、感度分布がその感度特性上一様ではなく、感度にバラツキが存し、誤検出発生の虞がある。これに対し、このようにリードスイッチ１６を回転させるか、又は磁石１５を回転させることにより、誤検出回避による検出精度の向上、そして位置合わせシステムの信頼性向上が図られる。
【００３４】
第３に、この場合の信号伝達方式について検討する。上述したようにリードスイッチ１６を回転させる場合は、接触式でも良いが非接触式ならば、次のように給電と信号伝達とが行われる。
両リードスイッチ１６は、それぞれ個別に、付設されて対応位置する専用のコイル間での電磁誘導の相互誘導作用に基づき検出用に給電されると共に、両リードスイッチ１６の検出信号のオンオフ変化は、それぞれ個別にその結果として起きるその給電側回路の電圧変化を利用して、非接触で検知される。
すなわち、回転されるリードスイッチ１６は、その給電が、コイル間での電磁誘導作用に基づき非接触で実施される。これと共に、非接触給電の受電側回路のリードスイッチ１６でのオンオフ変化は、給電側回路の電圧変化となってあらわれるので、例えばこれをＣＴコイルを使用して取り出して、制御部１７に伝達する。
これらは、例えば前述した図５の非接触給電装置に準じた装置により実施され、図５図中の負荷Ｌがリードスイッチ１６に相当するが、図５の例とは異なり、この場合は給電側回路である１次側回路２も車載される。図５の１次側回路２の電源７は、図６のインバータ１３に相当する。
【００３５】
第４に、コイルの位置関係について検討する。図１等に示した例では、地上Ａ側の１次側コイル３に対し車輌Ｂ側等の２次側コイル５が、上下で対応位置して給電が行われるが、本発明の位置合わせシステムは、これに限定されるものではなく、両者間の各種の対応位置関係にも、広く適用可能である。
例えば、１次側コイル３が、地上Ａ側の地面や路面ではなく、地上Ａ側の壁面等に配設され、２次側コイル５が、車輌Ｂ側等の床面ではなく、車輪Ｂ側等の側面，天井面，背面，前面等に配設されるケースが考えられる。これらの場合には、１次側コイル３に対し２次側コイル５が、斜め，左右，又は横並び等で対応位置して給電が実施されるが、このようなケースにも本発明は適用可能である。
【００３６】
第５に、リードスイッチ１６の配設位置等について検討する。図１等の図示例において、両リードスイッチ１６のセンターラインＤは、車輌Ｂ等の前後方向（走行方向）Ｅに沿うと共に、車輌Ｂの前後方向Ｅに沿ったセンターライン（図示せず）と一致していたが、本発明の位置合わせシステムは、これらに限定されるものではない。
例えば、両リードスイッチ１６の前後方向Ｅに沿ったセンターラインＤが、車輌Ｂ等の側端部に位置するようにしてもよい。この場合は勿論、両リードスイッチ１６も側端部に配設される。更に、センターラインＤが、車輌Ｂ等の前後方向Ｅに沿わず、斜め方向に向くようにしてもよい。
【００３７】
第６に、リードスイッチ１６や磁石１５の配設対象について検討する。図１等に示した例では、磁石１５が地上Ａ側に配設され、リードスイッチ１６が車輌Ｂ側等に配設されていたが、その逆も可能である。
すなわち、磁石１５を車輌Ｂ側等に配設し、リードスイッチ１６を地上Ａ側に配設することも考えられる。この場合は、地上Ａ側のリードスイッチ１６の検出信号に基づく制御部１７での位置ずれ情報を、車輌Ｂ側等にて認識させる表示伝達手段が、地上Ａ側に付設される。
【００３８】
第７に、回転する構成の配設について検討する。前記第２のように、リードスイッチ１６又は磁石１５を回転させる構成が考えられると共に、上記第６のように、リードスイッチ１６を地上Ａ側に配設する構成も考えられる。
しかし、地上Ａ側で磁石１５又はリードスイッチ１６を回転させる構成、つまり地面，路面，床面等に回転部，可動部を設ける構成は、その設置等が困難であり、メンテナンスも容易でない。もって、磁石１５やリードスイッチ１６を回転させる構成は、車輌Ｂ等側で採用するのがベターである。
【００３９】
第８に、半導体センサー２３等の採用について検討する。本発明の位置合わせシステムについて、図４に示したように、磁石１５として、交流駆動の電磁石２４を使用すると共に、リードスイッチ１６に代えて、半導体磁気抵抗素子を備えた半導体センサー２３を使用し、もって半導体センサー２３が、電磁石２４の磁界を検出することが考えられる。
すなわち、前述した第２のように、リードスイッチ１６の検出精度向上、そして位置合わせシステムの信頼性向上のため、リードスイッチ１６や磁石１５を回転させる構成が、図３の図示例では採用されていた。しかし、同様な目的は、このように半導体センサー２３と電磁石２４を採用することによっても、達成可能である。
なお図４の例では、半導体センサー２３が車輌Ｂ等側に、電磁石２４が地上Ａ側に配設されているが、その逆の配設も可能である。つまり、半導体センサー２３を地上Ａ側に、電磁石２４を車輌Ｂ側等に配設するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１ 非接触給電装置
２ １次側回路
３ １次側コイル
４ ２次側回路
５ ２次側コイル
６ 電池
７ 電源
８ チョークコイル
９ キャパシタ
１０ キャパシタ
１１ モータ
１２ コンバータ
１３ インバータ
１４ キャパシタ
１５ 磁石
１６，１６１，１６２ リードスイッチ
１７ 制御部
１８ 表示部
１９ モータ
２０ ドライバ
２１ プーリ
２２ ベルト
２３ 半導体センサー
２４ 電磁石
２５ 電源
Ａ 地上
Ｂ 車輌
Ｃ 給電スタンド
Ｄ センターライン
Ｅ 前後方向
Ｆ 左右方向
Ｇ エアギャップ
Ｌ 負荷
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２ パルス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導の相互誘導作用に基づき、地上側に定置された１次側コイルから、車輌その他の移動体側に搭載された２次側コイルに、エアギャップを存して対応位置しつつ、電力を供給する非接触給電装置において、
該移動体側と該地上側のいずれか一方に、磁石が配設されると共に、他方に、１対のリードスイッチが配設されており、該移動体は、給電前の位置合わせに際し、該１次側コイルに対し該２次側コイルが対応位置すること、を目標として走行進入し、
両該リードスイッチは、相互間のセンターラインの両側に振り分けて配設されており、給電前の位置合わせに際し、共に該磁石の磁界をエアギャップを存して検出可能であり、
該磁石が、該センターラインに対応位置する場合は、該２次側コイルが、該１次側コイルに対応位置する関係に、設定されており、
両該リードスイッチの検出信号に基づき、該１次側コイルに対し該２次側コイルが対応位置しているか否かの位置ずれ情報を、提供可能となっていること、を特徴とする非接触給電装置の位置合わせシステム。
【請求項２】
請求項１において、該１次側コイルに対し該２次側コイルが、上下で対応位置して給電が行われると共に、該センターラインが、走行方向である前後方向に沿って設定されており、
両該リードスイッチの検出信号に基づき、該１次側コイルに対し該２次側コイルが、左右方向において対応位置しているか否かの左右位置ずれ情報を、提供可能となっていること、を特徴とする非接触給電装置の位置合わせシステム。
【請求項３】
請求項１において、該磁石は、複数個が直列配設されていること、を特徴とする非接触給電装置の位置合わせシステム。
【請求項４】
請求項１において、両該リードスイッチの検出信号として生成されるパルスの状態に基づき、位置ずれ情報を提供可能であること、を特徴とする非接触給電装置の位置合わせシステム。
【請求項５】
請求項１において、該磁石と該リードスイッチのいずれか一方が、給電前の位置合わせに際し回転され、
該リードスイッチが回転される場合は、付設されて対応位置するコイル間での電磁誘導の相互誘導作用に基づき、受電側回路の該リードスイッチに非接触で検出用に給電されると共に、該リードスイッチの検出信号が、給電側回路の電圧変化を利用して、非接触で検知されること、を特徴とする非接触給電装置の位置合わせシステム。
【請求項６】
請求項１において、該磁石として、交流駆動の電磁石が使用されると共に、該リードスイッチに代えて、半導体磁気抵抗素子を備えた半導体センサーが使用され、もって該半導体センサーが、該電磁石の磁界を検出可能となっていること、を特徴とする非接触給電装置の位置合わせシステム。
【請求項１】
電磁誘導の相互誘導作用に基づき、地上側に定置された１次側コイルから、車輌その他の移動体側に搭載された２次側コイルに、エアギャップを存して対応位置しつつ、電力を供給する非接触給電装置において、
該移動体側と該地上側のいずれか一方に、磁石が配設されると共に、他方に、１対のリードスイッチが配設されており、該移動体は、給電前の位置合わせに際し、該１次側コイルに対し該２次側コイルが対応位置すること、を目標として走行進入し、
両該リードスイッチは、相互間のセンターラインの両側に振り分けて配設されており、給電前の位置合わせに際し、共に該磁石の磁界をエアギャップを存して検出可能であり、
該磁石が、該センターラインに対応位置する場合は、該２次側コイルが、該１次側コイルに対応位置する関係に、設定されており、
両該リードスイッチの検出信号に基づき、該１次側コイルに対し該２次側コイルが対応位置しているか否かの位置ずれ情報を、提供可能となっていること、を特徴とする非接触給電装置の位置合わせシステム。
【請求項２】
請求項１において、該１次側コイルに対し該２次側コイルが、上下で対応位置して給電が行われると共に、該センターラインが、走行方向である前後方向に沿って設定されており、
両該リードスイッチの検出信号に基づき、該１次側コイルに対し該２次側コイルが、左右方向において対応位置しているか否かの左右位置ずれ情報を、提供可能となっていること、を特徴とする非接触給電装置の位置合わせシステム。
【請求項３】
請求項１において、該磁石は、複数個が直列配設されていること、を特徴とする非接触給電装置の位置合わせシステム。
【請求項４】
請求項１において、両該リードスイッチの検出信号として生成されるパルスの状態に基づき、位置ずれ情報を提供可能であること、を特徴とする非接触給電装置の位置合わせシステム。
【請求項５】
請求項１において、該磁石と該リードスイッチのいずれか一方が、給電前の位置合わせに際し回転され、
該リードスイッチが回転される場合は、付設されて対応位置するコイル間での電磁誘導の相互誘導作用に基づき、受電側回路の該リードスイッチに非接触で検出用に給電されると共に、該リードスイッチの検出信号が、給電側回路の電圧変化を利用して、非接触で検知されること、を特徴とする非接触給電装置の位置合わせシステム。
【請求項６】
請求項１において、該磁石として、交流駆動の電磁石が使用されると共に、該リードスイッチに代えて、半導体磁気抵抗素子を備えた半導体センサーが使用され、もって該半導体センサーが、該電磁石の磁界を検出可能となっていること、を特徴とする非接触給電装置の位置合わせシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１６１０６（Ｐ２０１２−１６１０６Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４８４９９（Ｐ２０１０−１４８４９９）
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（０００１８７２０８）昭和飛行機工業株式会社 (72)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（０００１８７２０８）昭和飛行機工業株式会社 (72)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]