CN106414155B - 非接触供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明是非接触供电系统(1)，具备配置在地面侧的供电线圈(15)和搭载于移动体(2)并且从供电线圈(15)以非接触方式被供给电力的受电线圈(25)。另外，在本发明中，在被供电线圈(15)和受电线圈(25)所夹的空间的附近以卷绕面与从供电线圈(15)向受电线圈(25)供给电力时产生的漏磁通交叉的方式设置有回收用线圈(32)。

Description

非接触供电系统

技术领域

本发明涉及非接触供电系统。

本申请基于2014年1月21日在日本申请的特愿2014－8659号主张优先权，并在这里引用其内容。

背景技术

近年来，已知有如下的非接触供电系统(例如、参照专利文献1)，将具有供电侧的线圈(供电线圈)的输电谐振器设置在地上，或者将其埋设成与地面成为同一面，使具备具有受电侧的线圈(受电线圈)的受电谐振器的电动汽车停车在输电谐振器上，从供电线圈向受电线圈以非接触方式供给电力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国专利第4743244号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在现有的非接触供电系统中，由于在非接触供电中向周围辐射，因此存在没有用于供电而被浪费的电磁场。因此，存在导致这部分供给的能量被白费的问题。

用于解决课题的方案

本发明鉴于上述情况而做出，其目的在于提供如下的非接触供电系统，即、将在非接触供电中没有用于供电而被浪费的电磁场(漏磁通)作为电力回收，并能够有效利用。

本发明的非接触供电系统具备配置在地面侧的供电线圈和搭载于移动体并且从上述供电线圈以非接触方式被供给电力的受电线圈，其中，在被上述供电线圈和上述受电线圈所夹的空间的附近，以卷绕面相对于从上述供电线圈向受电线圈供给电力时产生的漏磁通交叉的方式，设置有回收用线圈。

另外，优选在上述非接触供电系统中，将上述回收用线圈以沿上述空间的高度方向的方式设置有多个。

另外，优选在上述非接触供电系统中，在上述回收用线圈设置有移动机构，该移动机构使上述回收用线圈以从倒在地面侧的状态或者埋没于地面侧的状态变位为在上述空间的附近立起的状态的方式进行移动。

另外，优选在上述非接触供电系统中，上述移动机构具备能够伸缩地构成的支撑体，上述支撑体构成为具有多个上述回收用线圈且伴随着上述支撑体的伸缩而使上述回收用线圈之间的间隔伸缩，并且构成为通过上述支撑体的前端与上述移动体的底部抵接来停止其伸长。

发明的效果

根据本发明的非接触供电系统，由于在被供电线圈和受电线圈所夹的空间的附近以卷绕面与从供电线圈向受电线圈供给电力时产生的漏磁通交叉的方式设置有回收用线圈，所以用回收用线圈来回收没有用于供电而被浪费的漏磁通(电磁场)并转换为电力从而能够进行有效利用。因此，能够有效地利用从供电线圈侧供给的能量，提高能量转换效率。

附图说明

图1是表示本发明的非接触供电装置的主要部分结构的方框图。

图2是用于说明本发明的第一实施方式的示意图。

图3A是用于说明本发明的第二实施方式的示意图。

图3B是图3A的主要部分放大图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的非接触供电系统进行详细说明。

再有，在以下的附图中，为使各部件为能够认识的尺寸，适当地变更各部件的比例尺。

第一实施方式

图1是表示本发明的第一实施方式的非接触供电系统1的主要部分结构的方框图。图1中符号1是非接触供电系统，该非接触供电系统1是用于向搭载于电动汽车或混合驱动汽车等的车辆(移动体)的蓄电池进行充电的系统(装置)。

非接触供电系统1构成为具备：设置于地面侧的供电装置3；设于车辆2(移动体)侧的受电装置4；以及用于回收漏磁通的漏磁通回收部30。供电装置3设置于地表面，并构成为，在地面上行驶的车辆2以预先确定的位置关系(后述形成电磁耦合电路的位置关系)停车时，能够向车辆2的受电装置4以非接触方式传送电力(用于对蓄电池24进行充电的电力)。

该供电装置3构成为具备电源11、整流电路12、供电电路13、供电用控制部14、供电线圈15(供电谐振器)等，生成适于对受电装置4的非接触供电的电力，并且在进行对受电装置4的非接触供电的基础上进行必要的各种控制。

电源11供给为了生成应向车辆2传送的电力而所需的电力，例如供给电压为200[V]的三相交流电。此外，该电源11不限于三相交流电源，还可以是供给如工业交流电源的单向交流电的电源。

整流电路12是对从电源11供给的交流电进行整流并转换为直流电的电路。此外，作为电源11还能够利用燃料电池或太阳电池等直流电源，这种情况下能够省略整流电路12。

供电电路13将从整流电路12供给的电力经由由供电线圈15和设于车辆2的受电线圈25形成的电磁耦合电路而以非接触方式供给到车辆2。具体来说，供电电路13具备与供电线圈15一起构成供电侧共振电路的共振用电容器，在供电用控制部14的控制下，将来自整流电路12的直流电转换为频率比电源11的交流电还要高的交流电(高频电)并输出至供电线圈15。

供电用控制部14控制供电电路13使其生成应供给到受电装置4的电力。该供电用控制部14具备CPU(中央处理装置)、存储器等，基于预先准备的控制程序来进行上述的各种控制。

供电线圈15是如上所述用于将从供电电路13供给的交流电以非接触方式向车辆2供电的线圈，例如由具有预先规定的线圈形状尺寸的螺旋状的螺旋形线圈形成。此外，供电线圈15还可以与由将该供电线圈15模制的塑料等的非磁性材料形成的罩一体地设置。该供电线圈15产生与从供电电路13供给的高频电相应的磁场从而对受电装置4以非接触方式进行供电。此外，作为供电线圈15还可以由卷轴方向朝向水平方向的所谓螺线管式线圈形成。

车辆2是由驾驶员驾驶的在道路上行驶的汽车，例如是作为动力产生源具备行驶马达的电动汽车或混合驱动汽车，如图1所示，具备受电装置4。此外，虽然在图1中省略但车辆2具备发动机、行驶马达、操作方向盘、以及制动器等行驶所需的结构。

受电装置4具备受电线圈25、受电电路26、充电电路27、蓄电池24、受电用控制部28。受电线圈25由具有与上述供电线圈15大致相同的线圈直径的螺旋状的螺旋形线圈构成。此外，受电线圈25还可以与由将该受电线圈25模制的塑料等的非磁性材料形成的罩一体地设置。这样的受电线圈25以能够与供电线圈15对置的方式且以线圈轴为上下方向(铅垂方向)的姿势设于车辆2的底部。该受电线圈25的两端与受电电路26的输入端连接，当供电线圈15的磁场产生作用，则产生电动势，并将产生的电动势输出到受电电路26。此外，作为受电线圈25，还可以由卷轴方向朝向水平方向的所谓螺线管式线圈形成。

受电电路26对经由由供电线圈15和受电线圈25形成的电磁耦合电路而以非接触方式供给来的电力(交流电)进行受电，并将受电的电力转换为直流电而向充电电路27输出。该受电电路26具备与受电线圈25一起构成受电侧共振电路的共振用电容器。此外，受电电路26的共振用电容器的静电容量设定为受电侧共振电路的共振频率与上述的供电侧共振电路的共振频率为相同频率。

充电电路27的输入端与受电电路26的输出端连接，并且输出端与蓄电池24的输入端连接，将来自受电电路26的电力(直流电)向蓄电池24进行充电。蓄电池24是搭载于车辆2的能够进行再充电的电池(例如、锂电池、镍氢电池等的二次电池)，向未图示的行驶马达等供给电力。受电用控制部28具备CPU、存储器等，基于预先准备的受电用控制程序对充电电路27进行控制。

另外，在本实施方式中，在地表面和车辆2之间的被供电线圈15和受电线圈25所夹的空间附近配置有漏磁通回收部30。漏磁通回收部30在本实施方式中，如图2所示，由柱状的支撑体31和设于该支撑体31的回收用线圈32构成。回收用线圈32沿着支撑体31的长度方向(高度方向)大致等间隔地安装有多个。即、回收用线圈32沿着这些供电线圈15和受电线圈25所夹的空间的高度方向安装。这些回收用线圈32是将圆线或者扁线等导线在同一平面内以螺旋状卷绕而成的螺旋形线圈。

另外，这些回收用线圈32分别以其卷绕面32a(与线圈轴正交的面)相对于从各供电线圈15朝向受电线圈25进行输电时产生的漏磁通A以更接近正交的状态交叉的方式经由适当的安装夹具而安装在支撑体31上。即、这些回收用线圈32为了使其卷绕面32a与漏磁通A大致正交被调整为卷绕面32a按照向支撑体31安装的安装位置(安装高度)等而成为适当的角度。在这种结构下，回收用线圈32能够高效接收漏磁通A，产生感应电压而能够得到电力。

这里，在支撑体31上设置有由与受电装置4相同结构构成的输受电装置40。即、在该输受电装置40设置有与受电装置4中的受电电路26、充电电路27相同的电路(未图示)，再有，按照需要还设置有与蓄电池24、受电用控制部28相同的结构要素。另外，在该输受电装置40连接有电缆41，或者设置有用于进行非接触供电的中继供电线圈(未图示)。

由此，用回收用线圈32得到的电力经由输受电装置40而供给至设于外部的负载。作为负载能够是例如如图2所示的配置在供电装置3附近的发光体33。

一般情况下，非接触供电与电缆供电不同，存在周围的人不清楚是否是向车辆2供电中的缺点。即、如果是电缆供电，则由于在车辆2连接有电缆，因此对于周围的人来说容易确认是供电中。但是，就非接触供电而言，没有替代电缆的部件，因此不清楚是否是供电中。

因此，如上所述，设置有发光体33，用回收用线圈32回收在非接触供电中必然产生的漏磁通A，并用所得到的电力来将发光体33点亮，从而能告知周围的人车辆2处于非接触供电中。

此外，作为负载，除了图2所示的发光体33以外，还能够应用各种结构。

例如，还可以在输受电装置40设置输电用的端子，在车辆2预先设置受电用的端子，并连接这些端子，从而能够对设于车辆2的挡风玻璃、后车窗的加热器等进行通电。即、能够将设于车辆2的各种电气设备作为负载。

另外，预先在设置有供电线圈15的地面的周围埋设加热器，还能够在该加热器预先连接输受电装置40。这样，利用由回收用线圈32回收而得到的电力使上述加热器发热，从而还能够融化堆积在埋设有加热器的地面的雪。即、能够将漏磁通回收部30作为由加热器构成的融雪装置的电源。

根据本实施方式的非接触供电系统1，在由供电线圈15和受电线圈25所夹的空间的附近以卷绕面32a与相对于在从供电线圈15向受电线圈25供给电力时产生的漏磁通A大致正交(交叉)的方式设置有回收用线圈32，因此用回收用线圈32回收没有用于供电而被浪费的漏磁通A(电磁场)，并转换为电力，从而能够有效利用。即，通过将所得到的电力向发光体33等的负载供给，能够使周围容易知道是非接触供电中的情况等、能够有效地利用。

因此，能够高效利用从供电装置3供给的能量，能够提高能量利用效率。

另外，通过这样地高效地利用从供电装置3供给的能量，能够降低向周围辐射的辐射电磁场的影响。

另外，以沿着由供电线圈15和受电线圈25所夹的空间的高度方向的方式，将多个回收用线圈32沿着支撑体31的长度方向(高度方向)进行安装，因此由这些回收用线圈32能够更多地接收分布的漏磁通A，能够得到更多的电力。

[第二实施方式]

图3A以及图3B是用于说明本发明的第二实施方式的示意图。

图3A以及图3B所示的非接触供电系统与图1、图2所示的第一实施方式的非接触供电系统1的不同点在于，在回收用线圈32设置有使其状态变位的移动机构50。

即、在本实施方式中，支撑多个回收用线圈32的支撑体51能够伸缩地构成，由这样能够伸缩地构成的支撑体51构成移动机构50的一部分。该支撑体51由分别与多个回收用线圈32对应的多个(与回收用线圈32相同数量)柱体52和设于这些柱体52、52之间的空气驱动器53直线状地配置而成，在其前端部(上端部)设置有输受电装置40，此外，在其前端部(上部)设置有由橡胶等构成的缓冲部54。

空气驱动器53由气缸等构成，利用空气压使活塞杆升降(进退)，由此使柱体52、52之间的间隔伸缩。由此，支撑体51的长度能够伸缩。这里，支撑体51的长度(高度)形成为，在所有的空气驱动器53使活塞杆下降的缩至最短的状态下比车辆在法律上规定的最小的车高、即从轮胎到车身为止的距离(高度)短(低)。

此外，最下段的柱体52相对于在地表面设置的固定配件55能够转动地被轴支承。由此，支撑体51的下端部相对于地表面，在图3B中箭头B所示的B方向(正反方向)能够转动地固定。并且，在该支撑体51与空气驱动器53分开，连接有转动用空气驱动器56。该转动用空气驱动器56例如缸部埋没于地中，活塞杆的前端能够转动地连接在支撑体51的最下段的柱体52上。

利用这样的结构，支撑体51因转动用空气驱动器56的动作能够从如图3B中双点划线所示的倒在地面侧的状态变位为如图3B中实线所示的在由供电线圈15和受电线圈25所夹的空间的附近立起的状态。并且，支撑体51被控制为在车辆2未在供电线圈15停车的状态下处于倒在地面侧的状态。

这种转动用空气驱动器56还与能够伸缩地构成的支撑体51一起构成本实施方式的移动机构50。即、在支撑体51上如上述在各柱体52分别安装回收用线圈32，因此，支撑体51由转动用空气驱动器56从倒在地面侧的状态变位为立起的状态，从而转动用空气驱动器56也以从倒在地面侧的状态变位为立起的状态的方式进行移动。此外，在转动用空气驱动器56、空气驱动器53连接有压缩机(未图示)，可进行压缩空气的供给、排气。

这里，在移动机构50设置有控制其动作的控制部(未图示)，该控制部例如设于供电装置3。并且，控制部在发出例如从车辆2相对于供电装置3接受供电的内容的信号时，接受该信号并向移动机构50送出动作指令，使漏磁通回收部30发挥功能。

即、移动机构50首先使转动用空气驱动器56动作并使支撑体51从倒在地面侧的状态变位为立起的状态。这样，在使支撑体51立起后，则接下来使空气驱动器53分别动作，由气缸使活塞杆上升从而使柱体52、52之间伸长。于是，由于各空气驱动器53伸长从而支撑体31在铅垂方向伸长，其前端(上端)的缓冲部54与车辆2的底面(底部)抵接。由此，支撑体51的伸长停止，并维持为使缓冲部54接触车辆2的底面(底部)的状态，并且支撑体51位于由供电线圈15和受电线圈25所夹的空间的侧方。

由此，安装在支撑体31的回收用线圈32与图2所示的第一实施方式相同，位于由供电线圈15和受电线圈25所夹的空间的附近，并且使其卷绕面32a与漏磁通A大致正交(交叉)。

并且，若从车辆2向供电装置3传输供电的指示信号，则从供电线圈15朝向受电线圈25以非接触方式供给电力。另外，与其相随地，回收用线圈32分别接收在该非接触供电中必然产生的漏磁通A，得到电力。

并且，若结束供电，该内容的信号从车辆2传输到供电装置3，则支撑体51因其移动机构50的动作返回到初始状态。即、各空气驱动器53通过使其活塞杆下降从而使柱体52、52之间缩短。此外，所有的空气驱动器53在缩短之后，转动用空气驱动器56使其活塞杆后退，从而使支撑体51倒在地表面上。

这样，使支撑体51倒下，从而能够抑制漏磁通回收部30因风等的影响而劣化。即、若在对车辆2不进行供电时还立起的话，则由于风等的影响而容易附着异物，此外还有较大的异物碰撞而成为故障的原因的可能性，但预先倒在地表面上，从而能够缓和这种风等的影响。

此外，在本实施方式中，在漏磁通回收部30的输受电装置40也连接有电缆41，或者设置有用于进行非接触供电的中继供电线圈(未图示)。由此用回收用线圈32得到的电力与第一实施方式相同经由输受电装置40供给到设于外部的负载。作为负载，虽然未图示，但例如可应用如图2所示的发光体33、设于上述车辆2的加热器等的各种电气器具、埋没于设置有供电线圈15的地面的周围的加热器(融雪装置)等。

在本实施方式的非接触供电系统1中，在由供电线圈15和受电线圈25所夹的空间的附近以卷绕面32a与在从供电线圈15向受电线圈25供给电力时产生的漏磁通A大致正交(交叉)设置有回收用线圈32，所以回收用线圈32回收没有用于供电而被浪费的漏磁通A(电磁场)并转换为电力，从而能够有效利用。即、通过将所得到的电力供给到发光体33等的负载从而能够使周围容易知道在非接触供电中的情况等而能够有效地利用。

因此，能够高效利用从供电装置3供给的能量，能够提高能量利用效率。

此外，这样，通过高效利用从供电装置3供给的能量，从而能够降低向周围辐射的辐射电磁场的影响。

此外，经由支撑体51在回收用线圈32设置移动机构50，尤其是由转动用空气驱动器56能够使回收用线圈32以从倒在地面侧的状态变位为立起的状态的方式移动，所以在如上述对车辆2不进行供电时，预先使回收用线圈32与支撑体51一起倒下，从而能够抑制风等的影响引起的漏磁通回收部30的劣化。

此外，由空气驱动器53将支撑体51能够伸缩地构成，并且伴随着支撑体51的伸缩使回收用线圈32、32之间的间隔伸缩地构成，再有，由于构成为支撑体51的前端与车辆2的底部抵接从而停止其伸长，所以能够按照车辆2的车高使支撑体51充分伸长，与此相伴能够使回收用线圈32向高度方向较大地分布(扩展)。因此，能够更多地接收漏磁通A，并转换为电力，能够将其有效利用。

此外，本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更。

例如，在上述实施方式中，将回收用线圈32全都配置在由供电线圈15和受电线圈25所夹的空间的附近、即空间外，虽然不会降低在供电线圈15和受电线圈25之间进行的标准的受供电的效率，但如果能够将该标准的受供电的效率维持为预先设定的高效率，则还可以使回收用线圈32的一部分位于由供电线圈15和受电线圈25所夹的空间内。这样，由于使回收用线圈32的一部分位于由供电线圈15和受电线圈25所夹的空间内，从而能够在漏磁通回收部30生成较多的电力，因此能够对发光体33等的负载供给较多的电力。

此外，在上述实施方式中，具备多个(在图示例中为5个)回收用线圈，但关于回收用线圈的数量、其线圈直径等，能够按照非接触供电系统的设计等而任意设定。

此外，在上述实施方式中，作为移动机构50，使用了使支撑体51从倒在地面侧的状态变位为立起状态的转动用空气驱动器56，但还可以取代之，而使用使支撑体51从埋没于地面侧的状态变位为立起的状态的空气驱动器等的装置。例如，预先在地面上挖出纵向孔，并在该纵向孔的底部配置空气驱动器。并且，在该空气驱动器的活塞杆的上端预先连结支撑体51，从而由该空气驱动器的动作使支撑体升降，能够使支撑体51从埋没于地面侧的状态变位为立起的状态。

此外，作为使支撑体51伸缩的机构，虽然使用了使柱体52、52之间伸缩的空气驱动器53，但还能够例如代替空气驱动器53而使用压缩弹簧(紧固弹簧)。

工业上的可用性

根据本发明能够提供如下的非接触供电系统，即、将在非接触供电中没有用于供电而被浪费的电磁场(漏磁通)作为电力回收，并能够有效利用。

符号说明

1－非接触供电系统，2－车辆(移动体)，15－供电线圈，25－受电线圈，30－漏磁通回收部，31－支撑体，32－回收用线圈，32a－卷绕面，33－发光体，40－输受电装置，41－电缆，50－移动机构，51－支撑体，52－柱体，53－空气驱动器，56－转动用空气驱动器，A－漏磁通。

Claims (6)

1.一种非接触供电系统，具备配置在地面侧的供电线圈和搭载于移动体并且从上述供电线圈以非接触方式被供给电力的受电线圈，上述非接触供电系统的特征在于，

在被上述供电线圈和上述受电线圈所夹的空间的附近，以卷绕面相对于从上述供电线圈向上述受电线圈供给电力时产生的漏磁通交叉的方式，设置有回收用线圈，

在上述回收用线圈设置有使上述回收用线圈移动的移动机构，

上述移动机构具备能够伸缩地构成的支撑体，

上述支撑体构成为具有多个上述回收用线圈且伴随着上述支撑体的伸缩而使多个上述回收用线圈之间的间隔伸缩。

2.根据权利要求1所述的非接触供电系统，其特征在于，

多个上述回收用线圈以沿上述空间的高度方向的方式设置。

3.根据权利要求1所述的非接触供电系统，其特征在于，

上述移动机构使上述回收用线圈以从倒在地面侧的状态或者埋没于地面侧的状态变位为在上述空间的附近立起的状态的方式进行移动。

4.根据权利要求2所述的非接触供电系统，其特征在于，

上述移动机构使上述回收用线圈以从倒在地面侧的状态或者埋没于地面侧的状态变位为在上述空间的附近立起的状态的方式进行移动。

5.根据权利要求3所述的非接触供电系统，其特征在于，

构成为，通过上述支撑体的前端与上述移动体的底部抵接来停止其伸长。

6.根据权利要求4所述的非接触供电系统，其特征在于，

构成为，通过上述支撑体的前端与上述移动体的底部抵接来停止其伸长。