JP2011010435A - Contactless power supply system and contactless power supply unit - Google Patents
Contactless power supply system and contactless power supply unit Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011010435A JP2011010435A JP2009150814A JP2009150814A JP2011010435A JP 2011010435 A JP2011010435 A JP 2011010435A JP 2009150814 A JP2009150814 A JP 2009150814A JP 2009150814 A JP2009150814 A JP 2009150814A JP 2011010435 A JP2011010435 A JP 2011010435A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power supply
- power
- coil
- housing
- contact
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電源から電力供給先に対して、非接触式で電力を供給可能な装置に関する。 The present invention relates to an apparatus capable of supplying power in a contactless manner to a power supply destination from a power source.
陸上輸送の分野においては、大気汚染や化石燃料の枯渇に対する懸念から、電力を使って走行する自動車の研究開発が盛んに行われている。電力を使って走行する自動車としては、例えば、二次電池に蓄えた電力で走行するタイプのものがある。自動車に搭載されている二次電池を充電する技術として、走行路に設けられた給電部から非接触式で給電を受けて充電するもの(例えば、特許文献1を参照)がある。 In the field of land transportation, research and development of automobiles that run on electric power has been actively conducted due to concerns about air pollution and depletion of fossil fuels. As an automobile that travels using electric power, for example, there is a type that travels using electric power stored in a secondary battery. As a technique for charging a secondary battery mounted on an automobile, there is a technique for charging by receiving power from a power feeding unit provided on a traveling path in a non-contact manner (for example, see Patent Document 1).
また、非接触式にて電力を供給する技術として従来から電磁誘導を利用した技術があった。しかし、この電磁誘導方式では電源と電力供給先との間の距離が離れる程、電力の送電効率が著しく低下する。そこで、その代替技術として、磁界共鳴を利用して離間している電力供給先に高い送電効率で電力を送るものが挙げられる(例えば、特許文献2を参照)。 Further, as a technique for supplying electric power in a non-contact manner, there has been a technique using electromagnetic induction. However, in this electromagnetic induction system, the power transmission efficiency decreases significantly as the distance between the power source and the power supply destination increases. Therefore, as an alternative technique, there is one that sends power with high power transmission efficiency to power supply destinations that are separated using magnetic field resonance (see, for example, Patent Document 2).
従来、電源から電力供給先に対して非接触式で電力を供給する技術として、コイル間の電磁誘導による無線電力伝送技術がある。但し、電磁誘導による送電方式では、送電側と受電側の接点を露出させる必要がないという利点があるものの、コイル間隔が長くなるに従って送電効率が極端に落ちてしまうため、実用においてはコイルを近接させた状態で用いられることが殆どであった。このような電磁誘導方式に加えて、従来、共振周波数を合わせたコイル間における磁界共鳴(Magnetic Resonance。磁気共鳴、磁場共鳴、磁界共振とも言う。)を利用した無線電力伝送技術がある。磁界共鳴による送電方式では、電磁誘導方式に比べてコイル間隔をより長くすることができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique for supplying power from a power source to a power supply destination in a contactless manner, there is a wireless power transmission technique using electromagnetic induction between coils. However, the electromagnetic induction power transmission method has the advantage that there is no need to expose the contacts on the power transmission side and the power reception side, but the power transmission efficiency drops extremely as the coil interval becomes longer. In most cases, it was used in such a state. In addition to such an electromagnetic induction method, conventionally, there is a wireless power transmission technology using magnetic resonance (also referred to as magnetic resonance, magnetic resonance, or magnetic resonance) between coils having the same resonance frequency. In the power transmission method using magnetic field resonance, the coil interval can be made longer than in the electromagnetic induction method.
これらの非接触式の電力供給技術においては、送電コイルによって生じる磁界の影響で、その周囲に存在する導電性の部材で渦電流が発生し電力をロスしてしまい、結果的に電力の送電効率が低下してしまう。また、これらの技術では電源側の送電コイルと電力供給先の受電コイルとの間に磁界を生じさせることになるため、その磁界強度が、電力供給が行われる空間の周囲に存在する機器や人体等に悪影響を及ぼす可能性もある。特に、送電する電力が大きくなるほど、この磁界の影響は顕著なものとなる。 In these non-contact power supply technologies, due to the influence of the magnetic field generated by the power transmission coil, eddy currents are generated in the surrounding conductive members and power is lost, resulting in power transmission efficiency. Will fall. In addition, in these technologies, a magnetic field is generated between the power transmission coil on the power source side and the power receiving coil on the power supply side. Therefore, the strength of the magnetic field is limited to the devices and human bodies existing around the space where power is supplied. There is also a possibility of adversely affecting the above. In particular, the effect of this magnetic field becomes more prominent as the power to be transmitted increases.
本発明は、上記した問題に鑑み、非接触式で電力を供給する際に、送電効率を可及的に高く維持するとともに、外部への磁界変化による影響を可及的に抑制することを課題とする。 In view of the above-described problems, the present invention aims to maintain the power transmission efficiency as high as possible when supplying electric power in a non-contact manner, and to suppress as much as possible the influence due to the change in the magnetic field to the outside. And
本発明は、上記した課題を解決すべく、非接触式の電力供給を行う送電コイル又は受電コイルのためのハウジングを、磁性材料による磁性部材と導電性部材による導電性部材とで形成し、両部材の配置を独創的に工夫した。この本発明の特有のハウジング構成を採用
することで、電力供給時の渦電流の発生を効果的に抑制するとともに、外部に漏出する磁界の影響も効果的に抑制することが可能となる。
In order to solve the above-described problems, the present invention forms a housing for a power transmission coil or a power reception coil for supplying non-contact power by a magnetic member made of a magnetic material and a conductive member made of a conductive member. Originally devised the arrangement of members. By adopting this unique housing configuration of the present invention, it is possible to effectively suppress the generation of eddy currents during power supply and to effectively suppress the influence of a magnetic field leaking to the outside.
詳細には、本発明は、電源から電力供給先へ非接触式にて電力の供給を行う非接触式電力供給ユニットであって、前記非接触式の電力供給において前記電力供給先側で受電を行う受電コイル、又は該非接触式の電力供給において前記電源側で送電を行う送電コイルの何れかのコイルで形成される給電用コイルと、前記非接触式の電力供給における前記給電用コイルの相手方のコイルとは反対側に配置されるハウジングであって、少なくとも該給電用コイルが形成する電力供給面を覆う表面積を有し、且つ磁性材料で形成された第一ハウジングと、前記第一ハウジングを挟んで前記給電用コイルとは反対側に配置されたハウジングであって、前記給電用コイルの電力供給面に沿った方向において該第一ハウジングより大きい表面積を有し、且つ導電性材料で形成された第二ハウジングと、を備える。 Specifically, the present invention is a contactless power supply unit that supplies power from a power source to a power supply destination in a contactless manner, and receives power at the power supply destination side in the contactless power supply. A power receiving coil to be formed, or a power feeding coil formed of any one of the power transmitting coils that transmit power on the power source side in the non-contact power supply, and a counterpart of the power feeding coil in the non-contact power supply A housing disposed on the opposite side of the coil, having a surface area that covers at least a power supply surface formed by the power supply coil, and a first housing made of a magnetic material, and sandwiching the first housing And a housing disposed on the opposite side of the power supply coil, and having a surface area larger than the first housing in a direction along the power supply surface of the power supply coil, and And a second housing formed with conductive material.
上記非接触式電力供給ユニットは、給電用コイルとして送電コイルもしくは受電コイルを含む構成であり、非接触式にて電源から電力供給先に電力を供給する際に形成される、送電側もしくは受電側のいずれかの電力供給ユニットに相当する。換言すると、送電側の非接触式電力供給ユニットから送電が行われ、その電力を受電側の非接触式電力供給ユニットが受電することで電源から電力供給先への電力供給が実現されることになる。なお、非接触式の電力供給方式としては、電磁誘導を利用する方式や磁界共鳴を利用する方式等が挙げられる。 The non-contact type power supply unit includes a power transmission coil or a power reception coil as a power supply coil, and is formed when power is supplied from a power source to a power supply destination in a non-contact type. It corresponds to any one of the power supply units. In other words, power is transmitted from the non-contact power supply unit on the power transmission side, and power is supplied from the power source to the power supply destination by the non-contact power supply unit on the power receiving side receiving the power. Become. Note that examples of the non-contact power supply method include a method using electromagnetic induction, a method using magnetic field resonance, and the like.
そして、上記非接触式電力供給ユニットは、この給電用コイルに対するハウジングとして、少なくとも第一ハウジングおよび第二ハウジングを含んで構成される。そして、第一ハウジングは、少なくとも給電用コイルの電力供給面を覆う表面積を有する。この電力供給面は、送電コイルと受電コイルとの間で電力供給が行われる際に該電力供給に貢献する、コイルにより形成される面である。したがって、この磁性材料で形成される第一ハウジングは、電力供給時に磁束の多くが通る位置に配置されることになる。一方で、導電性材料で形成される第二ハウジングは、第一ハウジングの奥側(給電用コイルとは反対側)に配置され、更に第一ハウジングよりも大きい表面積を有する。すなわち、給電用コイルからこれらのハウジングを見た場合、奥側に配置される第二ハウジングが、手前側に配置される第一ハウジングよりもその外周端部の一部もしくは全部が外側(送電コイルから受電コイルに向かう電力供給方向に交差する方向)に延出している状態となる(以下、延出している状態となっている第二ハウジングの部分を、「第二ハウジングの延出部分」という)。 The non-contact power supply unit includes at least a first housing and a second housing as a housing for the power feeding coil. The first housing has a surface area that covers at least the power supply surface of the power feeding coil. The power supply surface is a surface formed by a coil that contributes to the power supply when power is supplied between the power transmission coil and the power reception coil. Therefore, the first housing formed of this magnetic material is arranged at a position where most of the magnetic flux passes when power is supplied. On the other hand, the second housing formed of a conductive material is disposed on the back side (the side opposite to the power feeding coil) of the first housing and further has a larger surface area than the first housing. In other words, when these housings are viewed from the power supply coil, the second housing disposed on the back side is partly or entirely outside the first housing disposed on the front side (the power transmission coil). The portion of the second housing that is in the extended state (hereinafter referred to as the extending portion of the second housing) is referred to as the “extending portion of the second housing”. ).
このようなハウジング構成を採用することにより、給電用コイルの電力供給面の近傍では磁性材料による第一ハウジングと導電性材料による第二ハウジングとが重なって配置(必ずしも両ハウジングは接触する必要はない)される。そして、第二ハウジングが第一ハウジングよりも奥側に存在することで、該第二ハウジングより奥側への磁束の漏出を効果的に抑制することができる。しかし、当該電力供給面の近傍は電力供給時に磁束密度が高くなる場所であり、第二ハウジングを通過する磁束による渦電流の発生が電力供給時の送電効率を低下させる要因であることから、第二ハウジングの手前側に第一ハウジングが配置される。このように磁性材料による第一ハウジングを存在させることで、第二ハウジングを通過する磁束量を抑制することができ、すなわち電力供給のための効率的な磁界形成がなされることになる。 By adopting such a housing configuration, the first housing made of a magnetic material and the second housing made of a conductive material overlap each other in the vicinity of the power supply surface of the power supply coil (the two housings do not necessarily need to contact each other). ) And since the 2nd housing exists in the back | inner side rather than the 1st housing, the leakage of the magnetic flux to the back | inner side from this 2nd housing can be suppressed effectively. However, the vicinity of the power supply surface is a place where the magnetic flux density becomes high when power is supplied, and the generation of eddy current due to the magnetic flux passing through the second housing is a factor that reduces the transmission efficiency during power supply. A first housing is disposed on the front side of the two housings. Thus, the presence of the first housing made of a magnetic material can suppress the amount of magnetic flux passing through the second housing, that is, an efficient magnetic field formation for power supply is performed.
さらに、上述した第一ハウジングと第二ハウジングの大きさの相違から、電力供給面から側方に外れた場所では第二ハウジングの延出部分が存在することになる。この第二ハウジングは導電性材料により形成されているため、給電用コイルの電力供給面に沿った方向(以下、「所定外部方向」という)での磁界漏出を効果的に抑制することになる。すなわ
ち、電力供給時に発生する磁束のうち所定外部方向へ向かう磁束がこの第二ハウジングの延出部分を通りそこで渦電流を発生させることで、結果的に外部に漏出する磁界の強さを弱めることが可能となる。
Furthermore, due to the difference in size between the first housing and the second housing described above, an extended portion of the second housing exists at a place that is laterally removed from the power supply surface. Since the second housing is formed of a conductive material, magnetic field leakage in a direction along the power supply surface of the power feeding coil (hereinafter referred to as “predetermined external direction”) is effectively suppressed. That is, the magnetic flux generated toward the predetermined external direction of the magnetic flux generated at the time of power supply passes through the extended portion of the second housing and generates eddy current there, thereby reducing the strength of the magnetic field leaking to the outside. Is possible.
このように上記非接触式電力供給ユニットは、磁性材料による第一ハウジングと導電性材料による第二ハウジングの配置を工夫することにより、電力供給時の送電効率を可及的に高く維持するとともに、外部への磁界変化による影響を可及的に抑制することが可能となる。 In this way, the non-contact power supply unit maintains the transmission efficiency at the time of power supply as high as possible by devising the arrangement of the first housing made of magnetic material and the second housing made of conductive material, It is possible to suppress as much as possible the influence of an external magnetic field change.
上記非接触式電力供給ユニットにおいて、前記第一ハウジングの外周端部は、その全周において前記給電用コイルの外周端部より外側に延出していてもよい。この構成により、磁束密度が比較的高くなる場所において、可及的に多くの磁束が、磁性部材による第一ハウジングに導かれることになる。そのため、より効率的な電力供給のための磁界形成が可能となる。なお、第一ハウジングの寸法(大きさや厚さ等)は、想定される通過磁束の飽和が発生しないように選択されるのが好ましい。 In the non-contact power supply unit, the outer peripheral end of the first housing may extend outward from the outer peripheral end of the power feeding coil on the entire circumference. With this configuration, as much magnetic flux as possible is guided to the first housing by the magnetic member in a place where the magnetic flux density is relatively high. Therefore, it is possible to form a magnetic field for more efficient power supply. Note that the dimensions (size, thickness, etc.) of the first housing are preferably selected so as not to cause saturation of the expected passing magnetic flux.
また上述までの非接触式電力供給ユニットにおいて、前記第二ハウジングの外周端部は、その全周において前記第一ハウジングの外周端部より外側に延出してもよい。この構成により、上記第二ハウジングの延出部分を適切に確保でき、以て外部に漏出する磁界の強さをより効果的に弱めることが可能となる。 In the non-contact power supply unit described above, the outer peripheral end of the second housing may extend outward from the outer peripheral end of the first housing on the entire periphery. With this configuration, the extended portion of the second housing can be appropriately secured, and thus the strength of the magnetic field leaking to the outside can be more effectively reduced.
また上述までの非接触式電力供給ユニットの具体的な態様の一例として、当該ユニットは、路面に設置された前記電源から前記電力供給先としての移動体のバッテリに対して電力を供給するユニットであってもよい。移動体としては、自動車等の車両や歩行ロボット等が挙げられる。このような移動体の移動性、機動性を損なわないためにも、電力を非接触式で供給する方式は有用であり、そして本発明に係る非接触式電力供給ユニットを採用することで、効率的な電力供給と外部への磁界漏出の抑制を両立することが可能となる。 In addition, as an example of a specific aspect of the non-contact power supply unit up to the above, the unit is a unit that supplies power from the power source installed on the road surface to the battery of the mobile body as the power supply destination. There may be. Examples of the moving body include vehicles such as automobiles and walking robots. In order not to impair the mobility and mobility of such a moving body, a method of supplying electric power in a non-contact manner is useful, and by adopting the non-contact electric power supply unit according to the present invention, efficiency is improved. Thus, it is possible to achieve both a stable power supply and suppression of magnetic field leakage to the outside.
そして移動体への電力供給を担う上記非接触式電力供給ユニットにおいて、前記第二ハウジングは、前記路面に設置された部材であって且つ導電性材料で形成された導電性部材との共用状態で構成され、又は前記移動体の本体部材であって且つ導電性材料で形成された導電性部材との共用状態で構成されてもよい。すなわち、第二ハウジングを路面に設置された部材や移動体の本体部材と共用状態で構成することで、実用的な非接触式電力供給ユニットをよりコンパクトに形成することができる。 And in the said non-contact-type electric power supply unit which bears the electric power supply to a moving body, said 2nd housing is a member installed in the said road surface, and is in a shared state with the electroconductive member formed with the electroconductive material. It may be configured, or may be configured in a shared state with a conductive member that is a main body member of the moving body and formed of a conductive material. That is, a practical non-contact power supply unit can be formed more compactly by configuring the second housing in a shared state with a member installed on the road surface or a main body member of the moving body.
また、上述の非接触式電力供給ユニットにおいて、前記第二ハウジングの外周端部と前記第一ハウジングの外周端部との間に存在する該第二ハウジングの延出部分の面積は、電力供給時において前記移動体の側方の所定位置で検出される磁界強度が所定基準強度以下となるように設計されるのが好ましい。上記のように第二ハウジングの延出部分は、外部への磁界漏出を抑制する構成とも言えるものであるから、上記所定位置において外部への影響が許容し得る所定基準強度が達成されるように当該延出部分を設計すればよい。 In the non-contact power supply unit described above, the area of the extended portion of the second housing existing between the outer peripheral end of the second housing and the outer peripheral end of the first housing is determined when power is supplied. It is preferable that the magnetic field intensity detected at a predetermined position on the side of the movable body is designed to be not more than a predetermined reference intensity. As described above, the extended portion of the second housing can be said to be a configuration that suppresses leakage of the magnetic field to the outside, so that a predetermined reference strength that allows an external influence at the predetermined position is achieved. What is necessary is just to design the said extension part.
また、本発明に係る非接触式電力供給ユニットを別の側面から捉えることも可能である。すなわち、本発明は、電源から電力供給先へ非接触式にて電力の供給を行う非接触式電力供給ユニットであって、前記非接触式の電力供給において前記電力供給先側で受電を行う受電コイル、又は該非接触式の電力供給において前記電源側で送電を行う送電コイルの何れかのコイルで形成される給電用コイルと、前記非接触式の電力供給における前記給電用コイルの相手方のコイルとは反対側に配置されるハウジングであって、磁性材料で形成される磁性部材層と導電性材料で形成される導電性部材層とが該給電用コイル側から順に、且つ前記給電用コイルが形成する電力供給面を覆う状態で配置されて形成される中央ハ
ウジングと、前記給電用コイルの電力供給面に沿った方向において前記中央ハウジングの側方に配置され、且つ導電性材料で形成された側方ハウジングと、を備える。
It is also possible to grasp the non-contact power supply unit according to the present invention from another aspect. That is, the present invention is a contactless power supply unit that supplies power from a power source to a power supply destination in a contactless manner, and receives power at the power supply destination side in the contactless power supply. A coil for power feeding formed by any one of a coil or a power transmission coil that transmits power on the power source side in the non-contact power supply, and a coil on the other side of the power feeding coil in the non-contact power supply Is a housing disposed on the opposite side, and a magnetic member layer formed of a magnetic material and a conductive member layer formed of a conductive material are formed in order from the power supply coil side, and the power supply coil is formed. A central housing that is disposed and formed so as to cover the power supply surface, and a conductive material that is disposed on the side of the central housing in a direction along the power supply surface of the power supply coil. In comprising a lateral housing formed, the.
上記非接触式電力供給ユニットにおいても、既に述べたユニットと同様に、送電側の非接触式電力供給ユニットから送電が行われ、その電力を受電側の非接触式電力供給ユニットが受電することで電源から電力供給先への電力供給が実現されることになる。ここで給電用コイルの電力供給面に対向して配置される中央ハウジングについては、給電用コイルから近い順に、磁性部材層と導電性部材層から形成される。そのため、上述した非接触式電力供給ユニットと同様に、磁性部材層による効率的な磁界形成と導電性部材による磁界漏出の抑制を図ることが可能となる。また、この中央ハウジングの側方に導電性材料で形成された側方ハウジングが配置される。これにより、電力供給時に電力供給面で発生する磁束のうち所定外部方向へ向かう磁束がこの側方ハウジングを通りそこで渦電流を発生させることで、結果的に電力供給時に外部に漏出する磁界の強さを弱めることが可能となる。 In the non-contact type power supply unit, similarly to the unit already described, power is transmitted from the non-contact type power supply unit on the power transmission side, and the power is received by the non-contact type power supply unit on the power receiving side. Power supply from the power source to the power supply destination is realized. Here, the central housing disposed opposite to the power supply surface of the power supply coil is formed of a magnetic member layer and a conductive member layer in order from the power supply coil. Therefore, similarly to the non-contact power supply unit described above, it is possible to efficiently form a magnetic field by the magnetic member layer and suppress magnetic field leakage by the conductive member. In addition, a side housing formed of a conductive material is disposed on the side of the central housing. As a result, the magnetic flux generated on the power supply surface during power supply and directed toward the predetermined external direction passes through the side housing to generate an eddy current there. As a result, the magnetic field leaked to the outside during power supply is increased. It becomes possible to weaken.
このように新たな側面から捉えられた上記非接触式電力供給ユニットについても、磁性材料および/または導電性材料による中央ハウジングおよび側方ハウジングの配置を工夫することにより、電力供給時の送電効率を可及的に高く維持するとともに、外部への磁界変化による影響を可及的に抑制することが可能となる。なお、外部への磁界漏出を考慮すると、側方ハウジングを中央ハウジングに対して隙間なく配置するのが好ましいが、磁界漏出が許容される限りにおいて、両ハウジングの間に適宜隙間を設けても構わない。また、中央ハウジングと側方ハウジングのそれぞれの厚さ方向における相対位置も、側方ハウジングが中央ハウジングの側方に配置されて磁界漏出が許容される限りにおいて、適宜、調整可能である。 As described above, the non-contact power supply unit captured from a new aspect also improves the power transmission efficiency during power supply by devising the arrangement of the central housing and the side housing with magnetic material and / or conductive material. While maintaining as high as possible, it becomes possible to suppress as much as possible the influence of external magnetic field changes. In consideration of leakage of the magnetic field to the outside, it is preferable to arrange the side housing with no gap with respect to the central housing. However, an appropriate gap may be provided between the two housings as long as leakage of the magnetic field is allowed. Absent. In addition, the relative positions of the central housing and the side housing in the thickness direction can be adjusted as appropriate as long as the side housing is disposed on the side of the central housing and magnetic field leakage is allowed.
ここで、上記非接触式電力供給ユニットにおいて、前記中央ハウジングの導電性部材層と前記側方ハウジングは、導電性材料による同一の導電性部材で形成されてもよい。すなわち、中央ハウジングと側方ハウジングで共通している、導電性材料で形成される構成を、同一の導電性部材で形成することで、非接触式電力供給ユニットの構成を簡略化することができる。 Here, in the non-contact power supply unit, the conductive member layer of the central housing and the side housing may be formed of the same conductive member made of a conductive material. That is, the configuration of the non-contact power supply unit can be simplified by forming the configuration formed of the conductive material common to the central housing and the side housing with the same conductive member. .
また、中央ハウジングと側方ハウジングを備える非接触式電力供給ユニットにおいても、その具体的な態様の一例として、前記非接触式電力供給ユニットは、路面に設置された前記電源から前記電力供給先としての移動体のバッテリに対して電力を供給するユニットが挙げられる。 Moreover, also in the non-contact-type power supply unit provided with a center housing and a side housing, as an example of the specific aspect, the said non-contact-type power supply unit is used as the said power supply destination from the said power supply installed in the road surface. A unit for supplying electric power to the battery of the mobile body.
上述までの非接触式電力供給ユニットは、電力供給における送電側もしくは受電側の何れかを形成するが、本発明を送電側の非接触式電力供給ユニットと受電側の非接触式電力供給ユニットの両ユニットで構成される非接触式電力供給装置として捉えてもよい。すなわち、本発明は、上述までの非接触式電力供給ユニットを少なくとも二つ含むことで構成される、電源から電力供給先へ非接触式にて電力の供給を行う非接触式電力供給装置であって、前記少なくとも二つの非接触式電力供給ユニットのうち少なくとも一つの非接触式電力供給ユニットは、電力供給先側で受電を行う受電コイルとしての前記給電用コイルを備えるユニットであって、前記少なくとも二つの非接触式電力供給ユニットのうち残りの非接触式電力供給ユニットは、電源側で送電を行う送電コイルとしての前記給電用コイルを備えるユニットである。この非接触式電力供給装置により、電源と電力供給先との間で、非接触式の電力供給を実現できる。なお、ハウジングは板状等適切な形状に構成してもよく、また給電用コイルを収める筐体の一面に構成してもよい。 The non-contact type power supply unit up to the above forms either the power transmission side or the power reception side in the power supply, but the present invention is a non-contact type power supply unit on the power transmission side and a non-contact type power supply unit on the power reception side. You may grasp as a non-contact-type electric power supply apparatus comprised by both units. That is, the present invention is a non-contact power supply apparatus that supplies power from a power source to a power supply destination in a non-contact manner, which includes at least two non-contact power supply units described above. The at least one non-contact type power supply unit of the at least two non-contact type power supply units is a unit including the power feeding coil as a power receiving coil that receives power at the power supply destination side. Of the two non-contact power supply units, the remaining non-contact power supply unit is a unit including the power feeding coil as a power transmission coil that performs power transmission on the power source side. With this non-contact power supply device, non-contact power supply can be realized between the power source and the power supply destination. Note that the housing may be configured in an appropriate shape such as a plate shape, or may be configured on one surface of a housing that houses the power feeding coil.
非接触式で電力を供給する際に、送電効率を可及的に高く維持するとともに、外部への磁界変化による影響を可及的に抑制する。 When supplying electric power in a non-contact manner, the power transmission efficiency is maintained as high as possible, and the influence of external magnetic field changes is suppressed as much as possible.
以下、本発明に係る非接触式の電力供給装置の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態に係る電力供給装置1は、路面側に設置された電源から、移動体としての車両に搭載されたバッテリに電力を供給する装置であり、図1に示すように送電ユニット10と受電ユニット20を有し、両ユニット間で非接触式による電力供給が行われる。送電ユニット10は車両が停止する位置の路面側に設置され、受電ユニット20は車両側に設けられる。但し、本発明に係る電力供給装置は車両用途に限定されず、家電、情報機器、玩具等、電力を用いる様々な機器に適用することが可能である。
Embodiments of a non-contact power supply apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The
<電力供給装置1の構成>
図1は、本実施形態に係る電力供給装置1の構成を示す図である。電力供給装置1は、上述の通り、大きく分けて送電ユニット10および受電ユニット20の、2つのユニットを備える。このうち、送電ユニット10は、車両が停止する位置(例えば、駐車スペース)の路面側に設けられ、送電コントローラ17、コンバータ13、送電アンプ14、送電コイル15、共振制御ユニット16、発振回路18、方向性結合器19、進行波電力計測器19a、反射波電力計測器19b、負荷整合器19cおよびデータ送受信ユニット12を備える。ここで、送電コイル15は、例えば、駐車スペースの車止めを基準とした所定位置等、車両が停止した場合の位置合わせが容易な位置に、車両底面に設けられた受電ユニット20の受電コイル25に対向するように設けられることが好ましい。
<Configuration of
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a
送電コントローラ17は、記憶装置に接続され、そこで制御プログラムを実行することで、電力供給に必要な所定の機能が発揮される。たとえば、送電コントローラ17は、予め設定された送電用の設定内容、データ送受信ユニット12による受電ユニット20とのデータ送受信結果、および送電アンプ14から得られた送電電力モニタ結果に従って、発振回路18、共振制御ユニット16、コンバータ13を制御する。データ送受信ユニット12は、アンテナに接続された、無線通信のための通信インターフェースである。また、コンバータ13は、電源から供給された交流または直流の電力を直流電流へ変換し、送電アンプ14へ送る。なお、コンバータ13による出力電圧は、送電コントローラ17によって制御される。また、送電アンプ14は、コンバータ13から送られた電力を、発振回路18から与えられた周波数で、送電コイル15へ入力する。ここで、発振回路18によって与えられる周波数は、送電コントローラ17によって制御される。
The
共振制御ユニット16は、送電コントローラ17による指示に従って、送電コイル15に設けられたコンデンサ(キャパシタ)の容量を制御する等の方法で、送電ユニット10の共振周波数を、発振回路18の発振周波数と一致するように制御する。また、発振回路18は、送電コントローラ17による指示に従って、送電コイル15へ発振される周波数を、所定の値となるように制御する。
The
方向性結合器19は、送電アンプ14から送電コイル15に入力される電力の進行波と反射波とを取り出す。進行波電力計測器19aおよび反射波電力計測器19bは、方向性結合器19によって取り出された進行波の電力と反射波の電力とを計測し、その計測結果を、送信電力モニタ値および反射電力モニタ値として送電コントローラ17へ通知する。なお、負荷整合器19cは、送電アンプ14と負荷との整合を行う。
The
また、受電ユニット20は、車両に設けられ、受電コントローラ27、受電コイル25、共振制御ユニット26、整流回路28、DC/DCコンバータ29、およびデータ送受信ユニット22を備える。共振制御ユニット26は、前記共振制御ユニット16と同様に、受電コントローラ27による指示に従って受電ユニット20の共振周波数を発振回路18の発振周波数と一致するように制御する。その結果、送電ユニット10の共振周波数と受電ユニット20の共振周波数とは一致するように制御され、磁界共鳴による無線電力伝送が可能となる。ここで、受電コイル25は、車両底面の、地面に設置された送電ユニット10と対向する位置に設けられることが好ましい。また、受電ユニット20は、車載の充放電制御装置31を介して、車載バッテリ33と接続されている。なお、充放電制御装置31は、アクセル操作に応じて車載バッテリ33から車両駆動用の電力を放電させ、また、ブレーキが操作された場合には、モータ32によって発電された電力が車載バッテリ33に充電されるように制御される。
The
受電コントローラ27は、記憶装置に接続され、そこで制御プログラムを実行することで、電力供給に必要な所定の機能が発揮される。たとえば、受電コントローラ27は、予め設定された受電用の設定内容、データ送受信ユニット22による送電ユニット10とのデータ送受信結果、および整流回路28から得られた受電電力モニタ結果に従って、共振制御ユニット26、整流回路28およびDC/DCコンバータ29を制御する。データ送受信ユニット22は、アンテナに接続された、無線通信のための通信インターフェースである。また、受電コイル25には、送電コイル15との間の磁界共鳴によって電流が流れる。ここで、受電コントローラ27は、送電コイル15との間で磁界共鳴を発生させるために、受電コイル25の共振周波数が送電ユニット10と一致するように共振制御ユニット26を制御する。
The
整流回路28(AC/DCコンバータ)およびDC/DCコンバータ29は、充放電制御側による取り出し電力を一定に保つことで、送電側の電圧変更による受電側の見かけの
負荷抵抗の制御を可能とする。
The rectifier circuit 28 (AC / DC converter) and the DC /
図3は、図2に示す電力供給装置1で使用される送電コイル15と受電コイル25の構成を示す図である。送電コイル15は、第一送電コイル15aおよび第二送電コイル15bを含み、受電コイル25は第一受電コイル25aおよび第二受電コイル25bを含むことで、各電力供給ユニットに2コイルずつ、電力供給装置1全体で4コイル構成を形成している。なお、本実施例においては、第一送電コイル15aは、直径φ170mm、2ターンのコイルであり、第二送電コイル15bおよび第一受電コイル25aは、直径φ300mm、10ターンのコイルであり、第二受電コイル25bは、直径φ157mm、1ターンのコイルである。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the
ここで、第一送電コイル15aは、送電アンプ14から直接電力が与えられるコイルである。送電アンプ14によって第一送電コイル15aに電流が流されると、第一送電コイル15aと第二送電コイル15bとの間で電磁誘導が発生し、第二送電コイル15bに電流が流れる。そして、第二送電コイル15bに電流が流れると、共振周波数が合わせられた第二送電コイル15bと第一受電コイル25aとの間で磁界共鳴が発生し、第一受電コイル25aに電流が流れる。更に、第一受電コイル25aに電流が流れると、第一受電コイル25aと第二受電コイル25bとの間で電磁誘導が発生し、第二受電コイル25bに電流が流れる。このように磁界共鳴の原理を利用することで、送電ユニット10から受電ユニットへの電力供給が非接触式で行われる。なお、図3に示した例では、送電アンプ14から電流が直接流されるコイルおよび受電側の負荷抵抗に直接接続されたコイル(ここでは、第一送電コイル15aおよび第二受電コイル25b)と、磁界共鳴による電力伝送に用いられるコイル(ここでは、第二送電コイル15bおよび第一受電コイル25a)と、を物理的に接続せず、電磁誘導によって接続することで、各ユニットの負荷抵抗等の構成が、磁界共鳴に用いるコイルの共振周波数等に与える影響を抑えることとしている。
Here, the first
このように送電ユニット10における送電コイル15と受電ユニット20における受電コイル25との間で行われる非接触式の電力供給は、送電コイル15および受電コイル25はそれぞれが形成する電力供給面を介して行われると言える。すなわち、当該電力供給面は非接触式の電力供給を可能とする各コイルが形成する面であり、本実施例においては送電コイル15および受電コイル25の直径φ300mmの面が電力供給面となる。
In this way, the non-contact power supply performed between the
次に、送電ユニット10および受電ユニット20における送電コイル15および受電コイル25のハウジングの構成について、図4および図5に基づいて説明する。なお、両ユニットのハウジング構成については実質的には同一であるため、図4においては、両ユニットを代表して送電ユニット10のハウジング構成を断面図で示すとともに、受電ユニットについては各構成の参照番号を括弧書きで表す。また、図5においては、送電ユニット10から受電ユニット20に対して上記磁界共鳴を利用した電力供給が行われるときの対向状態を表している。この対向状態において、両ユニットが備えるコイル間の距離(ピッチ)は150mmを想定している。なお、各ユニットにおけるコイル数は図3に示すように2コイルであるが、図4および図5においては、その構成の記載は簡略化している。
Next, the structure of the housing of the
送電ユニット10においては、送電コイル15を支持するように、その下方に、すなわち図5に示すように、対向する受電コイル25とは反対側の位置に、且つ送電コイル15と同心となるように、磁性材料(本実施例においてはフェライト材料を採用)による外径φ400mmの磁性体板11aが第一のハウジングとして設けられている。送電コイル15の直径は上述の通りφ300mmであるから、磁性体板11aは送電コイル15の電力供給面を覆い、且つ送電コイル15の外周端部の全周において磁性体板11aが電力供給装置1の外側に向かう方向(図5における左右方向)に延出した状態となっている。さらに、この磁性体板11aの下方に、すなわち図5に示すように磁性体板11aを挟んで送
電コイル15とは反対側の位置に、且つ送電コイル15と同心となるように、導電性材料(本実施例においてはアルミニウムを採用。導電性材料としては、非磁性体、磁性体の何れでも構わない。)による直径φ1000mmの導体板11bが第二のハウジングとして設けられている。磁性体板11aの直径は上述の通りφ400mmであるから、導体板11bは磁性体板11aの表面を覆い、且つ磁性体板11aの外周端部の全周において導体板11bが電力供給装置1の外側に向かう方向(図5における左右方向)に延出した状態となっている。
In the
受電ユニット20についても、送電ユニット10と同様のハウジング構成が形成されている。なお、図5においては記載は省略されているが、送電コイル15および受電コイル25は、ポリプロピレンやABS樹脂等によって形成される樹脂カバー11c、21cによって覆われており、外部からの衝撃等から保護される構成となっている。
The
以上より、上述のハウジング構成を有する送電ユニット10および受電ユニット20においては、対向して配置される送受電コイルを起点として、磁性体板11a(21a)、導体板11b(21b)の順に配置され、且つ送受電コイル、磁性体板、導体板の順に、それぞれの外径は大きく形成されている。このように非接触式の電力供給において、磁性体板および導体板を適切に配置することで、送電効率を可及的に高く維持するとともに、電力供給時に装置外部への磁界変化による影響を可及的に抑制することが可能となることを本出願人は見出した。以下に、この本発明の顕著な効果について詳細に説明する。
As described above, in the
先ず、従来のハウジング構成による非接触式の電力供給について図6A、図6B、図7に基づいて説明する。図6Aおよび図6Bは、送電コイルから受電コイルに対して磁界共鳴の原理を利用して送電を行った場合に形成されるコイル周囲での磁界分布を表す図である。なお、これらの図においては、送電コイルと受電コイルの各電力供給面がZ軸方向で対向するように各コイルが配置され(Z=0が、送電コイルと受電コイルの中間に位置する。)、各図はXZ平面(Y=0)における磁界分布を表している。さらに、図6Aは、図1に示すように受電コイルが車両の底部に配置された状態を想定し、受電コイルのZ軸方向の奥側に鉄板を配置した状態での磁界分布を示した。また、図6Bは、図6Aに示す磁界分布の比較対象として、鉄板を設けない状態での磁界分布を示した。なお、これらの図に示す磁界の強度はグレースケールの濃淡で表され、グレースケールが濃くなるほど磁界強度が強くなることを意味する。 First, non-contact type power supply by a conventional housing configuration will be described with reference to FIGS. 6A, 6B, and 7. FIG. 6A and 6B are diagrams illustrating a magnetic field distribution around a coil formed when power is transmitted from the power transmission coil to the power reception coil using the principle of magnetic field resonance. In these drawings, the coils are arranged so that the power supply surfaces of the power transmission coil and the power reception coil face each other in the Z-axis direction (Z = 0 is located between the power transmission coil and the power reception coil). Each figure represents a magnetic field distribution in the XZ plane (Y = 0). Further, FIG. 6A shows a magnetic field distribution in a state in which the power receiving coil is disposed at the bottom of the vehicle as illustrated in FIG. 1 and an iron plate is disposed on the back side in the Z-axis direction of the power receiving coil. Moreover, FIG. 6B showed the magnetic field distribution in the state which does not provide an iron plate as a comparison object of the magnetic field distribution shown in FIG. 6A. The intensity of the magnetic field shown in these figures is represented by grayscale shading, which means that the darker the grayscale, the stronger the magnetic field intensity.
図6Aおよび図6Bを比較して明らかなように、車両の底部等に受電コイルが設置される場合、導電性部材の鉄板の存在によりZ軸方向での磁界は大きく遮断される。一方で、導電性部材の鉄板においては、磁界との干渉により渦電流が発生するため電力の送電効率が大きく低下する。例えば、図6Bに示す磁界分布での送電効率は74.6%であるが、一方で図6Aに示す磁界分布での送電効率は15.7%となるシミュレーション結果が出ている。 6A and 6B, when the power receiving coil is installed at the bottom of the vehicle or the like, the magnetic field in the Z-axis direction is largely blocked by the presence of the iron plate of the conductive member. On the other hand, in an iron plate of a conductive member, eddy current is generated due to interference with a magnetic field, so that power transmission efficiency is greatly reduced. For example, the power transmission efficiency in the magnetic field distribution shown in FIG. 6B is 74.6%, while the power transmission efficiency in the magnetic field distribution shown in FIG. 6A is 15.7%.
また、図7は図6Aおよび図6Bに示す形態でのX軸方向(すなわち電力供給装置1の外部方向)における磁界強度の推移を示す。図7の横軸はX軸距離を表し、縦軸は磁界強度を表すとともに、図6Aに示す態様に対応する磁界強度の推移は黒点(「コイル+鉄板」との表記で表される点)で表され、図6Bに示す態様に対応する磁界強度は白点(「コイルのみ」との表記で表される点)で表される。図7からも明らかなように、従来のハウジング態様に従って受電コイルの車両の底部等への設置を行うと(すなわち、図6Aに示す態様の場合)、単に送受電コイルを対向させるときよりもX軸方向へ形成される磁界強度が大きくなる。これは先に述べたように図6Aに示す態様では送電効率が極めて低くなるため、所望の電力を供給するためには送電側の出力を上げる必要があり、以てX軸方向に漏出する磁界の強度が大きくなってしまうためである。この結果、X軸距離が600m
mとなっても、そこでの磁界強度は、安全基準として設定されている磁界強度(2A/m程度)を超えた状態となっている。
FIG. 7 shows the transition of the magnetic field strength in the X-axis direction (that is, the external direction of the power supply device 1) in the form shown in FIGS. 6A and 6B. The horizontal axis in FIG. 7 represents the X-axis distance, the vertical axis represents the magnetic field strength, and the transition of the magnetic field strength corresponding to the mode shown in FIG. 6A is a black dot (a point represented by the expression “coil + iron plate”). The magnetic field intensity corresponding to the mode shown in FIG. 6B is represented by a white point (a point represented by the expression “only coil”). As is apparent from FIG. 7, when the power receiving coil is installed on the bottom of the vehicle or the like according to the conventional housing mode (that is, in the mode shown in FIG. 6A), X is more than when the power transmitting and receiving coils are simply opposed. The strength of the magnetic field formed in the axial direction increases. As described above, since the power transmission efficiency is extremely low in the mode shown in FIG. 6A as described above, it is necessary to increase the output on the power transmission side in order to supply desired power, and the magnetic field leaks in the X-axis direction. It is because the intensity | strength of becomes large. As a result, the X-axis distance is 600 m
Even if it becomes m, the magnetic field intensity there is in a state exceeding the magnetic field intensity (about 2 A / m) set as a safety standard.
このように従来技術による送受電コイルのハウジングの態様においては、送電効率と外部への磁界漏出の観点から見直すべき点が多くあり、本発明に係るハウジング構成はこれらの課題を解決するものである。そこで、図4および図5に示すハウジング構成を有する送電ユニット10および受電ユニット20で形成される電力供給装置1において、電力供給時に両ユニット間に形成されるXZ平面での磁界分布を図8に示す。また、図9には、図8に示す形態でのX軸方向(すなわち電力供給装置1の外部方向)における磁界強度の推移を示す。図9の各軸の表示については図7と同様に、その横軸はX軸距離を表し、その縦軸は磁界強度を表す。また、図8に示す態様(すなわち、本発明に係る形態)に対応する磁界強度の推移は黒点(「コイル+磁性体板+導体板」との表記で表される点)で表され、その比較対象として図6Bに示す態様(すなわち、ハウジングがない態様)に対応する磁界強度が、白点(「コイルのみ」との表記で表される点)で表される。
As described above, in the aspect of the housing of the power transmission / reception coil according to the prior art, there are many points to be reviewed from the viewpoint of power transmission efficiency and leakage of the magnetic field to the outside, and the housing configuration according to the present invention solves these problems. . Therefore, in the
図8から明らかなように、本発明に係るハウジング構成では、送電ユニット10および受電ユニット20を超えてZ軸方向には比較的強い磁界分布は形成されていない。また、図9からも明らかなように、X軸方向における両ユニットのハウジング端部にあたる500mmの位置において、その磁界強度は0.3A/m程度であり、安全基準となる磁界強度(2A/m程度)を大きく下回っている。図7に示すように従来技術によるハウジング(図6Aに示す態様)では、同じX軸位置での磁界強度は10A/m強であるから、本発明に係るハウジング構成が発揮する効果は極めて特徴的であることが理解できる。
As is clear from FIG. 8, in the housing configuration according to the present invention, a relatively strong magnetic field distribution is not formed in the Z-axis direction beyond the
そこで、図10および図11に基づいて、本発明に係るハウジング構成について更に詳細に説明する。なお以下の説明については送電ユニット10に基づいて説明を行うが、当該説明は受電ユニット20に対しても同様に適用される。図10は、図8に示す線L1上の磁束密度の推移を示すグラフであり、この線L1は、送電ユニット10の磁性体板11aの表面上を通るX軸に平行な線である。また、図11は、導体板11bの表面に形成される渦電流の電流密度の推移を示すグラフである。図10および図11においては、比較のために磁性体板11aを配置しない状態での線L1上の磁束密度の推移および渦電流密度の推移が、「磁性体板なし」との表示とともに示されている。
Then, based on FIG. 10 and FIG. 11, the housing structure which concerns on this invention is demonstrated still in detail. The following description will be made based on the
本発明に係るハウジング構成では図4および図5に示すように導体板11bに磁性体板11aが重ねて配置されるため、図10に示すように、送電コイル15の電力供給面に対応するX軸位置(−150mm〜150mm)の磁束密度を高めることができる。そして、磁性体板11aの外周端部に対応するX軸位置(X=200mm)から導体板11bの外周端部に対応するX軸位置(X=500mm)近傍まで徐々に磁束密度は低下していく。ここで、図11を見ると、磁性体板11aが存在している範囲のX軸位置においては、磁性体板11aが存在することにより、導体板11bで発生する渦電流を効果的に抑制していることが分かる。このように、磁性体板11aと導体板11bとを重ねることで、電力供給に貢献する磁束を、渦電流としてロスさせることなく効率的に利用することが可能となり、この結果、本発明に係るハウジング構成では、送電効率を79.4%にまで高められるとのシミュレーション結果が出ている。
In the housing configuration according to the present invention, as shown in FIGS. 4 and 5, the
さらに、図11に示すように磁性体板11aが存在せず、導体板11bのみが延出している部分に対応するX軸位置(200mm〜500mm)では、本発明に係るハウジング構成では渦電流密度が比較的高くなっている。これは磁性体板11aが存在することでそれがコアとして機能し、その結果上記X軸位置(200mm〜500mm)での磁界強度が上昇してしまうためである。導体板11bでの渦電流の発生は、送電コイル15によって発生させられた磁界の一部が渦電流として消費されることを意味するが、この導体板1
1bのみが延出している部分に対応するX軸位置(200mm〜500mm)においては、その渦電流密度の上昇は、送電コイル15の電力供給面を外れた位置であることから送電効率の低下には大きな影響は与えず、かえって電力供給装置1の外部に漏れる磁界の強度を弱めることに貢献する。その結果が、図9に示す結果に帰結すると考えられる。
Further, as shown in FIG. 11, at the X-axis position (200 mm to 500 mm) corresponding to the portion where only the
At the X-axis position (200 mm to 500 mm) corresponding to the portion where only 1b extends, the increase in the eddy current density is a position away from the power supply surface of the
このように本発明では、磁性体板11a、21aと導体板11b、21bとを組み合わせて送受電コイルのハウジングを形成することで、送電効率を可及的に高く維持するとともに、外部への磁界変化による影響を可及的に抑制することが可能となる。また、上述の実施例においては、導体板11bのみが延出している部分に対応するX軸位置を200mm〜500mmに設定したが、この幅は、外部への漏出が許容される磁界の強度に応じて適宜設定すればよい。さらに磁性体板11a、21aや導体板11b、21bの厚さは、ハウジングの強度等を考慮して適宜選択し得る。特に、磁性体板11a、21aについては、電力供給時にそこを通る磁束が飽和しないように適切な厚さを有することが好ましい。
As described above, in the present invention, by forming the housing of the power transmission / reception coil by combining the
また、送電ユニット10における導体板11bおよび受電ユニット20における導体板21bは、それぞれ導電性材料で形成されることから、それぞれを路面に設置されている構造物や図1に示す移動体としての車両の構成であって導電性材料で形成される構成と共用状態で形成してもよい。すなわち、送電側ユニット10においては、路面の導電材料による構造物を導体板11bとみなして、その上に磁性体板11a、樹脂カバー11c、送電コイル15を配置し、受電側ユニット20においては、車両の鋼板ボディを導体板21bとみなして、その上に磁性体板21a、樹脂カバー21c、受電コイル25を配置してもよい。
Further, since the
なお、図3では、代表的な例として、送電側に2コイル、受電側に2コイルの4コイル構成を図示したが、本発明は、送電コイル15と受電コイル25との間での磁界共鳴による無線電力伝送を用いたシステムに適用可能なものであり、コイル数は上記4コイル構成に限定されない。例えば、送電側1コイル、受電側1コイルの2コイル構成が採用されてもよいし、送電側1コイル、受電側2コイルの3コイル構成が採用されてもよい。なお、3コイル構成における受電側の2コイルは、電磁誘導で接続される上記第一受電コイル25aおよび第二受電コイル25bである。図12は、本実施形態における3コイル構成の概要を示す図である。
In FIG. 3, as a representative example, a four-coil configuration with two coils on the power transmission side and two coils on the power reception side is illustrated, but the present invention is a magnetic field resonance between the
<その他の実施例>
本発明に係るハウジング構成のその他の実施例について、図13に基づいて説明する。図13に示すハウジング構成では、送電ユニット10においては、円形の中央ハウジング110が送電コイル15に対して設置され、中央ハウジング110の全周を囲むようにその側方に、ドーナツ型の側方ハウジング111が配置される。中央ハウジング110は、その直径がφ400mmであり、磁性材料による磁性部材層110aと導電性材料による導電性部材層110bが重ねられて形成され、磁性部材層110aの方が送電コイル15寄りに配置される。側方ハウジング111は、内径がφ400mm且つ外径がφ1000mmであり、中央ハウジング110の導電性部材層と同じ導電性部材によって形成される。そして、実質的に同一のハウジング構成が受電ユニット20においても実現されており、磁性部材層210a、導電性部材層210bを有する中央ハウジング210と、導電性材料による側方ハウジング211とが配置される。
<Other examples>
Another embodiment of the housing structure according to the present invention will be described with reference to FIG. In the housing configuration shown in FIG. 13, in the
図13に示す中央ハウジングと側方ハウジングによって本発明に係るハウジング構成を形成することでも、上述の実施例と同様に、送電効率を可及的に高く維持するとともに、外部への磁界変化による影響を可及的に抑制することが可能となる。なお、外部への磁界漏出の観点から、中央ハウジングと側方ハウジングとの間に設けられる隙間は可及的に小
さいほうが好ましいが、磁界漏出が許容される限りにおいては、適宜その隙間の大きさは調整できる。また、側方ハウジングと中央ハウジングの導電性部材層は必ずしも同一の導電性材料である必要は無く、適切な導電性材料を選択すればよい。さらに、側方ハウジングと中央ハウジングの導電性部材層の厚さは同一である必要も無く、それぞれ適宜設計すればよい。
Even when the housing structure according to the present invention is formed by the central housing and the side housing shown in FIG. 13, the power transmission efficiency is kept as high as possible, and the influence of the change in the magnetic field to the outside is maintained as in the above-described embodiment. Can be suppressed as much as possible. From the viewpoint of leakage of the magnetic field to the outside, the gap provided between the central housing and the side housing is preferably as small as possible. However, as long as magnetic field leakage is allowed, the gap is appropriately sized. Can be adjusted. Further, the conductive member layers of the side housing and the central housing are not necessarily made of the same conductive material, and an appropriate conductive material may be selected. Furthermore, the thicknesses of the conductive member layers of the side housing and the central housing do not need to be the same, and may be appropriately designed.
1 電力供給装置
10 送電ユニット
11a 磁性体板
11b 導体板
15 送電コイル
17 送電コントローラ
20 受電ユニット
21a 磁性体板
21b 導体板
25 受電コイル
27 受電コントローラ
110、210 中央ハウジング
111、211 側方ハウジング
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記非接触式の電力供給において前記電力供給先側で受電を行う受電コイル、又は該非接触式の電力供給において前記電源側で送電を行う送電コイルの何れかのコイルで形成される給電用コイルと、
前記非接触式の電力供給における前記給電用コイルの相手方のコイルとは反対側に配置されるハウジングであって、少なくとも該給電用コイルが形成する電力供給面を覆う表面積を有し、且つ磁性材料で形成された第一ハウジングと、
前記第一ハウジングを挟んで前記給電用コイルとは反対側に配置されたハウジングであって、前記給電用コイルの電力供給面に沿った方向において該第一ハウジングより大きい表面積を有し、且つ導電性材料で形成された第二ハウジングと、
を備える非接触式電力供給ユニット。 A non-contact power supply unit that supplies power from a power source to a power supply destination in a non-contact manner,
A power receiving coil formed of any one of a power receiving coil that receives power on the power supply destination side in the non-contact power supply, or a power transmission coil that transmits power on the power source side in the non-contact power supply; and ,
A housing disposed on the opposite side of the coil for power supply in the non-contact power supply, having a surface area covering at least a power supply surface formed by the power supply coil, and a magnetic material A first housing formed of,
A housing disposed on the opposite side of the power supply coil across the first housing, having a surface area larger than the first housing in a direction along the power supply surface of the power supply coil, and being electrically conductive A second housing formed of a sexual material;
A non-contact power supply unit comprising:
請求項1に記載の非接触式電力供給ユニット。 The outer peripheral end portion of the first housing extends outward from the outer peripheral end portion of the power feeding coil on the entire circumference thereof.
The contactless power supply unit according to claim 1.
請求項1又は請求項2に記載の非接触式電力供給ユニット。 The outer peripheral end portion of the second housing extends outward from the outer peripheral end portion of the first housing in the entire periphery thereof.
The non-contact power supply unit according to claim 1 or 2.
請求項1から請求項3の何れか1項に記載の非接触式電力供給ユニット。 The non-contact power supply unit is a unit that supplies power to a battery of a mobile body as the power supply destination from the power source installed on the road surface.
The non-contact power supply unit according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の非接触式電力供給ユニット。 The second housing is a member installed on the road surface and configured to be shared with a conductive member formed of a conductive material, or a main body member of the movable body and a conductive material. Constructed in a shared state with the formed conductive member,
The non-contact power supply unit according to claim 4.
請求項4又は請求項5に記載の非接触式電力供給ユニット。 The area of the extended portion of the second housing existing between the outer peripheral end of the second housing and the outer peripheral end of the first housing is detected at a predetermined position on the side of the movable body when power is supplied. Is designed so that the magnetic field strength to be less than the predetermined reference strength,
The contactless power supply unit according to claim 4 or 5.
前記非接触式の電力供給において前記電力供給先側で受電を行う受電コイル、又は該非接触式の電力供給において前記電源側で送電を行う送電コイルの何れかのコイルで形成される給電用コイルと、
前記非接触式の電力供給における前記給電用コイルの相手方のコイルとは反対側に配置されるハウジングであって、磁性材料で形成される磁性部材層と導電性材料で形成される導電性部材層とが該給電用コイル側から順に、且つ前記給電用コイルが形成する電力供給面を覆う状態で配置されて形成される中央ハウジングと、
前記給電用コイルの電力供給面に沿った方向において前記中央ハウジングの側方に配置され、且つ導電性材料で形成された側方ハウジングと、
を備える非接触式電力供給ユニット。 A non-contact power supply unit that supplies power from a power source to a power supply destination in a non-contact manner,
A power receiving coil formed of any one of a power receiving coil that receives power on the power supply destination side in the non-contact power supply, or a power transmission coil that transmits power on the power source side in the non-contact power supply; and ,
A housing disposed on the opposite side of the coil for power supply in the non-contact type power supply, the magnetic member layer formed of a magnetic material and the conductive member layer formed of a conductive material And a central housing formed and arranged in order from the power supply coil side and covering the power supply surface formed by the power supply coil;
A side housing which is disposed on the side of the central housing in a direction along the power supply surface of the power supply coil and is formed of a conductive material;
A non-contact power supply unit comprising:
請求項7に記載の非接触式電力供給ユニット。 The conductive member layer of the central housing and the side housing are formed of the same conductive member made of a conductive material.
The non-contact power supply unit according to claim 7.
請求項7又は請求項8に記載の非接触式電力供給ユニット。 The non-contact power supply unit is a unit that supplies power to a battery of a mobile body as the power supply destination from the power source installed on the road surface.
The contactless power supply unit according to claim 7 or 8.
前記少なくとも二つの非接触式電力供給ユニットのうち少なくとも一つの非接触式電力供給ユニットは、電力供給先側で受電を行う受電コイルとしての前記給電用コイルを備えるユニットであって、
前記少なくとも二つの非接触式電力供給ユニットのうち残りの非接触式電力供給ユニットは、電源側で送電を行う送電コイルとしての前記給電用コイルを備えるユニットである、
非接触式電力供給装置。 A non-contact type of supplying power in a non-contact manner from a power source to a power supply destination, comprising at least two non-contact type power supply units according to claim 1. Power supply device,
Of the at least two contactless power supply units, at least one contactless power supply unit is a unit including the power feeding coil as a power receiving coil that receives power on the power supply destination side.
Of the at least two contactless power supply units, the remaining contactless power supply unit is a unit including the power feeding coil as a power transmission coil that performs power transmission on the power source side.
Non-contact power supply device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009150814A JP2011010435A (en) | 2009-06-25 | 2009-06-25 | Contactless power supply system and contactless power supply unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009150814A JP2011010435A (en) | 2009-06-25 | 2009-06-25 | Contactless power supply system and contactless power supply unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011010435A true JP2011010435A (en) | 2011-01-13 |
Family
ID=43566427
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009150814A Pending JP2011010435A (en) | 2009-06-25 | 2009-06-25 | Contactless power supply system and contactless power supply unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011010435A (en) |
Cited By (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011166994A (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-25 | Toyota Motor Corp | Power supplying device and vehicle power supplying system |
JP2012174727A (en) * | 2011-02-17 | 2012-09-10 | Fujitsu Ltd | Wireless transmission device and wireless transmission system |
JP2012178959A (en) * | 2011-02-28 | 2012-09-13 | Equos Research Co Ltd | Antenna |
WO2012169015A1 (en) * | 2011-06-07 | 2012-12-13 | パイオニア株式会社 | Impedance matching device and control method |
WO2012169014A1 (en) * | 2011-06-07 | 2012-12-13 | パイオニア株式会社 | Impedance matching device and control method |
JP5118776B1 (en) * | 2012-03-28 | 2013-01-16 | パナソニック株式会社 | Power supply device |
WO2013061616A1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-05-02 | パナソニック株式会社 | Contactless electrical power transmission device, and electricity supply device and electricity reception device using same |
WO2013061611A1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-05-02 | パナソニック株式会社 | Contactless power transmission device |
WO2013061617A1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-05-02 | パナソニック株式会社 | Contactless electrical power transmission device, and electricity supply device and electricity reception device using same |
WO2013136787A1 (en) | 2012-03-14 | 2013-09-19 | パナソニック株式会社 | Electricity supply device, electricity reception device, and electricity supply system |
JP2013198364A (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Vehicle, power utilization system, on-board device, and external system |
WO2013145613A1 (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-03 | パナソニック株式会社 | Power supply apparatus |
JP5315465B2 (en) * | 2011-06-08 | 2013-10-16 | パナソニック株式会社 | Non-contact power feeding device |
JP2014507925A (en) * | 2011-01-28 | 2014-03-27 | サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド | Wireless power transmission apparatus and method including source resonator having uniform magnetic field |
JPWO2012111085A1 (en) * | 2011-02-15 | 2014-07-03 | トヨタ自動車株式会社 | Non-contact power receiving device and vehicle equipped with the same, non-contact power feeding equipment, control method for non-contact power receiving device, and control method for non-contact power feeding equipment |
WO2014156107A1 (en) | 2013-03-26 | 2014-10-02 | パナソニック株式会社 | Power supplying device, power receiving device, and power supplying system |
CN104170210A (en) * | 2012-03-28 | 2014-11-26 | 松下电器产业株式会社 | Power supply apparatus |
JP2014532296A (en) * | 2011-09-07 | 2014-12-04 | オークランド ユニサービシズ リミテッドAuckland Uniservices Limited | Magnetic field forming for inductive power transmission |
JPWO2014049683A1 (en) * | 2012-09-25 | 2016-08-18 | 富士機械製造株式会社 | Electrostatic coupling type non-contact power feeding device and control method thereof |
JP2017037955A (en) * | 2015-08-10 | 2017-02-16 | 富士通株式会社 | Coil structure, power transmission device, power reception device, and wireless electric power transmission system |
US9895988B2 (en) | 2012-03-14 | 2018-02-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Electricity supply device, electricity reception device, and electricity supply system |
JP2018064326A (en) * | 2016-10-11 | 2018-04-19 | 本田技研工業株式会社 | Power transmission device |
JP2019004020A (en) * | 2017-06-14 | 2019-01-10 | 矢崎総業株式会社 | Power transmission coil and manufacturing method thereof |
JP2019176736A (en) * | 2011-06-17 | 2019-10-10 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Non-contact power feeding system |
JP2020080406A (en) * | 2015-10-13 | 2020-05-28 | 国立大学法人広島大学 | Non-contact power supply system |
US11309125B2 (en) | 2017-06-14 | 2022-04-19 | Yazaki Corporation | Power transmission unit and power transmission coil |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07170681A (en) * | 1993-10-21 | 1995-07-04 | Auckland Uniservices Ltd | Induced power pickup device |
JPH08126120A (en) * | 1994-10-19 | 1996-05-17 | Yazaki Corp | Automatic charging system of automobile |
JPH08237890A (en) * | 1995-02-28 | 1996-09-13 | Fuji Electric Co Ltd | Non-contact power feeding device for automobile |
JP2005073313A (en) * | 2003-08-26 | 2005-03-17 | Asahi Glass Co Ltd | Power supply system of electric automobile, electric automobile used for its system and the same power supply device |
JP2006042519A (en) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Seiko Epson Corp | Contactless power transmission device |
JP2012527813A (en) * | 2009-05-20 | 2012-11-08 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Electronic device and method having inductive receiver coil with ultra-thin shielding layer |
-
2009
- 2009-06-25 JP JP2009150814A patent/JP2011010435A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07170681A (en) * | 1993-10-21 | 1995-07-04 | Auckland Uniservices Ltd | Induced power pickup device |
JPH08126120A (en) * | 1994-10-19 | 1996-05-17 | Yazaki Corp | Automatic charging system of automobile |
JPH08237890A (en) * | 1995-02-28 | 1996-09-13 | Fuji Electric Co Ltd | Non-contact power feeding device for automobile |
JP2005073313A (en) * | 2003-08-26 | 2005-03-17 | Asahi Glass Co Ltd | Power supply system of electric automobile, electric automobile used for its system and the same power supply device |
JP2006042519A (en) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Seiko Epson Corp | Contactless power transmission device |
JP2012527813A (en) * | 2009-05-20 | 2012-11-08 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Electronic device and method having inductive receiver coil with ultra-thin shielding layer |
Cited By (43)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011166994A (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-25 | Toyota Motor Corp | Power supplying device and vehicle power supplying system |
JP2014507925A (en) * | 2011-01-28 | 2014-03-27 | サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド | Wireless power transmission apparatus and method including source resonator having uniform magnetic field |
JP5594375B2 (en) * | 2011-02-15 | 2014-09-24 | トヨタ自動車株式会社 | Non-contact power receiving device and vehicle equipped with the same, non-contact power feeding equipment, control method for non-contact power receiving device, and control method for non-contact power feeding equipment |
JPWO2012111085A1 (en) * | 2011-02-15 | 2014-07-03 | トヨタ自動車株式会社 | Non-contact power receiving device and vehicle equipped with the same, non-contact power feeding equipment, control method for non-contact power receiving device, and control method for non-contact power feeding equipment |
JP2012174727A (en) * | 2011-02-17 | 2012-09-10 | Fujitsu Ltd | Wireless transmission device and wireless transmission system |
US9130386B2 (en) | 2011-02-17 | 2015-09-08 | Fujitsu Limited | Wireless power transmitting device and wireless power transmission system having a variable distance between a feeding surface and a power transmitting coil |
JP2012178959A (en) * | 2011-02-28 | 2012-09-13 | Equos Research Co Ltd | Antenna |
US9484881B2 (en) | 2011-06-07 | 2016-11-01 | Pioneer Corporation | Impedance matching device and control method |
WO2012169015A1 (en) * | 2011-06-07 | 2012-12-13 | パイオニア株式会社 | Impedance matching device and control method |
US9337798B2 (en) | 2011-06-07 | 2016-05-10 | Pioneer Corporation | Impedance matching device, power reception-side device, and control method |
US9331663B2 (en) | 2011-06-07 | 2016-05-03 | Pioneer Corporation | Impedance matching device and control method |
US9276553B2 (en) | 2011-06-07 | 2016-03-01 | Pioneer Corporation | Impedance matching device and control method |
WO2012169014A1 (en) * | 2011-06-07 | 2012-12-13 | パイオニア株式会社 | Impedance matching device and control method |
JP2013243929A (en) * | 2011-06-08 | 2013-12-05 | Panasonic Corp | Noncontact power supply system |
JP5315465B2 (en) * | 2011-06-08 | 2013-10-16 | パナソニック株式会社 | Non-contact power feeding device |
JP2019176736A (en) * | 2011-06-17 | 2019-10-10 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Non-contact power feeding system |
JP2014532296A (en) * | 2011-09-07 | 2014-12-04 | オークランド ユニサービシズ リミテッドAuckland Uniservices Limited | Magnetic field forming for inductive power transmission |
JPWO2013061616A1 (en) * | 2011-10-28 | 2015-04-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Non-contact power transmission device, and power feeding device and power receiving device used therefor |
WO2013061611A1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-05-02 | パナソニック株式会社 | Contactless power transmission device |
WO2013061616A1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-05-02 | パナソニック株式会社 | Contactless electrical power transmission device, and electricity supply device and electricity reception device using same |
US9704643B2 (en) | 2011-10-28 | 2017-07-11 | Panasonic intellectual property Management co., Ltd | Contactless power transmission device, and power feeder and power receiver for use in the same |
WO2013061617A1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-05-02 | パナソニック株式会社 | Contactless electrical power transmission device, and electricity supply device and electricity reception device using same |
US10576842B2 (en) | 2012-03-14 | 2020-03-03 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Electricity supply apparatus and electricity reception apparatus |
WO2013136787A1 (en) | 2012-03-14 | 2013-09-19 | パナソニック株式会社 | Electricity supply device, electricity reception device, and electricity supply system |
US9895988B2 (en) | 2012-03-14 | 2018-02-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Electricity supply device, electricity reception device, and electricity supply system |
JP2013198364A (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Vehicle, power utilization system, on-board device, and external system |
US9905351B2 (en) | 2012-03-28 | 2018-02-27 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Power supply apparatus |
US10170230B2 (en) | 2012-03-28 | 2019-01-01 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Power supply apparatus |
JP2013208048A (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Panasonic Corp | Electric power supply device |
JP5118776B1 (en) * | 2012-03-28 | 2013-01-16 | パナソニック株式会社 | Power supply device |
WO2013145613A1 (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-03 | パナソニック株式会社 | Power supply apparatus |
JP2013207911A (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Panasonic Corp | Electric power supply device |
US9979229B2 (en) | 2012-03-28 | 2018-05-22 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Power supply apparatus |
WO2013145579A1 (en) | 2012-03-28 | 2013-10-03 | パナソニック株式会社 | Power supply apparatus |
JP2013208054A (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Panasonic Corp | Electric power supply device |
CN104170210A (en) * | 2012-03-28 | 2014-11-26 | 松下电器产业株式会社 | Power supply apparatus |
JPWO2014049683A1 (en) * | 2012-09-25 | 2016-08-18 | 富士機械製造株式会社 | Electrostatic coupling type non-contact power feeding device and control method thereof |
WO2014156107A1 (en) | 2013-03-26 | 2014-10-02 | パナソニック株式会社 | Power supplying device, power receiving device, and power supplying system |
JP2017037955A (en) * | 2015-08-10 | 2017-02-16 | 富士通株式会社 | Coil structure, power transmission device, power reception device, and wireless electric power transmission system |
JP2020080406A (en) * | 2015-10-13 | 2020-05-28 | 国立大学法人広島大学 | Non-contact power supply system |
JP2018064326A (en) * | 2016-10-11 | 2018-04-19 | 本田技研工業株式会社 | Power transmission device |
JP2019004020A (en) * | 2017-06-14 | 2019-01-10 | 矢崎総業株式会社 | Power transmission coil and manufacturing method thereof |
US11309125B2 (en) | 2017-06-14 | 2022-04-19 | Yazaki Corporation | Power transmission unit and power transmission coil |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2011010435A (en) | Contactless power supply system and contactless power supply unit | |
KR101697418B1 (en) | Vehicle | |
KR101750149B1 (en) | Vehicle | |
JP5075973B2 (en) | Non-contact power feeder with multi-pole coil structure | |
US10279691B2 (en) | Contactless feeding pad and contactless feeding device | |
WO2014119296A1 (en) | Contactless power transmission device | |
US10141748B2 (en) | Inductive wireless power transfer systems | |
JP6217518B2 (en) | Wireless power supply system and wireless power transmission system | |
JP2012249401A (en) | Non-contact power supply device | |
JP6300107B2 (en) | Non-contact power transmission device | |
CN104426247A (en) | Power reception device, power transmission device and power transfer system | |
JP6476721B2 (en) | Power receiving coil device and non-contact power feeding system | |
WO2012132242A1 (en) | Contactless power-reception device | |
WO2012132205A1 (en) | Contactless power-reception device | |
WO2016072351A1 (en) | Coil device, contactless power supply system, and auxiliary magnetic member | |
WO2014156014A1 (en) | Contactless charging device | |
US9748773B2 (en) | Contactless power supply device | |
JP5930182B2 (en) | antenna | |
CN107276240B (en) | Power transmission device | |
JP2013225980A (en) | Non-contact power supply device | |
JP2017130996A (en) | Power transmission device, power reception device and power transmission/reception system | |
JP2015047046A (en) | Non-contact power transmission system | |
US11850952B2 (en) | System for power feeding during traveling | |
JP6085817B2 (en) | Power transmission system | |
WO2013080860A1 (en) | Non-contact power supply device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120321 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130723 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20131119 |