JP2003143711A - 給電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】従来、路面より電力供給する場合の最大の課題
は歩行者や他の物体への感電や電磁波障害を防止できな
いことであった。しかしながら環境問題が深刻な時代、
路面からの安価で安全かつ走行中も電力供給可能な装置
を発明する必要がある。 【解決手段】受信器５を持ち、自動車からの送電要求信
号を受信し、１４で自動車番号等正当性を確認したら、
給電用の送電コイル１０から受電コイル１２に高周波電
力を送電する。送電コイル１０は、スポット的単巻（３
−２０ターンの）で小さく、自動車車体にほとんど覆わ
れている間のみ受電コイル１２に高周波送電するので、
高周波による歩行者などへの事故がない。受電コイル１
２はループ状あるいはスパイラル＜複数円＞状で、長さ
は車体が許すだけ長くして、自動車が動いても出来るだ
け長く受電できるようにするのが望ましい。上記送電あ
るいは受電コイルの周辺または中心部には、磁路を形成
するためのコアを別途設けても良い。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】電車・電気自動車・災害 用
電源 【従来の技術】 【０００１】従来、乗物の給電子としては、電車・トロ
リーバスに利用されている架線が典型的な例である。高
い所に張り巡らされているため、人間等生き物は感電す
る心配も少なく、また安くきれいなエネルギー供給方法
として現在も広く使用されている。しかしながら、景観
や保守などからいわゆる市電やトロリーバスでは廃止さ
れているケースも多い。路面内部に長いコイルを埋め、
誘導電力により乗物を動かそうという技術もあるが、敷
設費の膨大さ・他の物体への電磁波による悪影響・効率
の悪さなど問題が多い。 【発明が解決しようとする課題】 【０００２】従来、路面より電力供給する場合の最大の
課題は歩行者や他の物体への感電や電磁波障害を防止で
きないことであった。しかしながら環境問題が深刻な現
代、路面からの安価で安全かつ走行中も電力供給可能な
装置を発明する必要がある。この手段によりエネルギー
の半分でも供給するようにすれば、自動車に搭載の燃料
が少なくて済み、自動車の軽量化・低価格化・無公害化
に役立つ。また、スタンド不要等、燃料のみならず供給
コストも削減できる。 【課題を解決するための手段】 【０００３】この対策として、乗物の走る区間に長い電
力線により電力供給するのではなく、間欠的に配置され
た電力供給スポットと、自動車の底部に設けられた車長
に等しいほど長い受電機構とを発明する。安全に通電す
る（感電のおそれのない）手段が必要になる。 【図１】、 【図２】は本発明の送電子を３対、路面に埋設した場合
の断面の概要図と平面概要図で、送電子として接触子
を、受電子として架線を使用した例である。同図で１は
バネで押し上げられ路面に頭出しした接触子、２は自動
車の床下に張った架線、３は自動車（特にモータ車輪駆
動のある）、４はスイッチ、５は受（送）信コイル、６
は送（受）信コイル、７は受信処理およびスイッチ４の
オンオフ等の制御装置、９は路面である。 【０００４】同図に従って動作を説明すると、まず自動
車３が左に移動し、架線２が最初の接触子１（ 【図１】で７の上）に近づいても、全ての接触子１は送
電していない。（感電しない） さらに自動車が左に進んで接触子１を架線２が押し下げ
ても送電しない。ではどう安全に送電させるかの手段を
説明する。 【図２】で、自動車３には架線２に隣接して横長ループ
状（または複数円状）の送信コイル６を２組設け、それ
ぞれから 【図４】に示すような送電要求の信号を繰り返し送信す
る。同 【図４】で例えばＡは自動車番号コード、Ｂは課金引落
し番号コードとしてもよい。 【０００５】この送信信号は、車が充分近接した受信コ
イル５にのみ受信される。受信信号は制御装置７に送ら
れ、２組の受信コイル５の信号コードが一致し、かつ自
動車番号がブラックリストにない、と判断された場合の
み該当のスイッチ４をオンにし、接触子１を通して架線
２に電力を送電する。つまり、不確かな送電要求信号や
１つの受信コイルのみの正常信号では送電しない。これ
で十分他の物体が本接触子に触れても感電はありえない
が、念のため、例えば常時には全接触子１を地下に沈め
ておき、前記該当する接触子のみ頭出しする構造にして
も良い。また送受信はコイルによる電波を用いている
が、光や音波を用いてもよい。 【０００６】 【図３】は、前記信号の送受信線を電力線と兼用する例
である。同図で、１６はパスコン又はトランス、１７は
インダクタンス、１８は送受信器である。いま、送受信
器１８より、例えば１００ｋｈｚなどの高周波に前記自
動車番号コード等を変調して送信する。パスコン１６と
インダクタンス１７の共振周波数を１００ｋｈｚにして
おくと、架線２と接触子１が接した時、送受信器１８か
らの信号は制御装置７に到達する。その後、処理装置７
は信号のコードを調べ、正当であれば電力スイッチ４を
オンにするのは前記と同じである。 【図３】では最右端の接触子にのみパスコン１６とイン
ダクタンス１７を記載しているが、他の２対の接触子１
にも同様に装着する。 【０００７】以上述べた自動車への送電方法は、路面に
頭出しする接触子を使用した例であるが、路面９の下に
誘導コイルを埋め込んで、非接触でスポット的に送電し
ても良い。 【図５】はこの場合の断面概要図であり、前記送電子と
して送電コイル、前記受電子として受電コイルを使用し
ている。１０は送電コイル、１１はマッチングコンデン
サー、１２は受電コイル、１３は高周波給電線、１４は
自動周波調整を含む制御装置である。同図でも、 【図１】と同じように受信器５を持ち、自動車からの送
電要求信号を受信し、１４で自動車番号等正当性を確認
したら、給電用の送電コイル１０から受電コイル１２に
高周波電力を送電する。 【０００８】送電コイル１０は、スポット的単巻（３−
２０ターンの）で小さく、自動車車体にほとんど覆われ
ている間のみ受電コイル１２に高周波送電するので、高
周波による歩行者などへの事故（指，腕輪による火傷、
ペースメーカなど電子機器の破損・爆発）がない。受電
コイル１２はループ状あるいはスパイラル〈複数円〉状
で、長さは車体が許すだけ長くして、自動車が動いても
出来るだけ長く受電できるようにするのが望ましい。上
記送電あるいは受電コイルの周辺または中心部には、磁
路を形成するためのコアを別途設けても良い。しかし、
自動車の移動に伴い、電力供給側から見た負荷インピー
ダンスは時々刻々変化するので、制御装置１４により周
波数を微調して抵抗性インピーダンスにする。 【０００９】 【図１】， 【図５】は、３対の送電子〈接触子１や送電コイル１０
を設けた例であるが（１対でも勿論よい）、このように
複数の送電子を設け、かつ送電子間の間隔を自動車の架
線２の長さとほぼ同じにすると連続して電力の供給を受
けることができる。たとえば架線２の長さを８メートル
とすると、２４メートルに亘り連続して電力を受け取れ
るので、自動車は走りながら、車内蓄電器（池）への充
電のみならず、加速用エネルギーも得ることができる。 【００１０】さて、制御装置７，１４は上記送電のほか
受電も制御し、典型的にはＡＣ電力を整流して、各送電
子に振り分けることを行うが、別途電源装置１５によ
り、ソーラや風力の電力も貯め込んでで利用するのでも
よい。所で、給電装置を普及させるにはコストが最も大
切で、構成する部品を出来るだけ少なくする必要があ
る。 【００１１】 【図６】は電源装置１５の構成例を示す。ＡＣ受電電力
を全波整流のまま取りこみ、大きな整流用リアクタンス
とコンデンサーを省いた場合の構成概要である。同図で
点線の部分（２５，２３，２４，３０）はＡＣ電源が無
いか、節電したい場合に使う、いわゆる自然エネルギー
電源部である。 【図７】は電圧波形である。 【図６】で１９は電力会社からのＡＣ電圧を変圧するト
ランス、２０は全波整流器、２１はダイオード、２２は
出力電圧線である。２３はソーラパネル、２４は風力発
電機、２５は分割バッテリ充電制御回路である。 【図７】で２６はＡＣ電圧全波整流電圧波形、２７は蓄
電器（池）からの電圧、２８はレベル１の電圧基準線、
２９はレベル２の電圧基準線である。 【００１２】図に添って説明すると、まず、商用ＡＣ電
圧は変圧器１９により、給電子で使う電圧に変換され、
全波整流器１９を通った後、合成ダイオード２１を通し
て出力電圧となる。従来は２０の後にＬとＣによる平滑
回路を入れるが、ここでは省いている。〈高周波阻止の
チョークコイルのみとした方が安価である〉一方、ソー
ラパネル２３の電圧、または風力発電機２４からの電圧
は、分割蓄電器（池）３０へ制御装置２５の指令により
蓄えられる。たとえば、電圧の値が大きい場合は蓄電器
（池）を直列に接続し、電圧が小さいときは並列に接続
して、充電される。 【００１３】 【図７】の実線は、このように蓄えられた蓄電器（池）
の出力電圧２７と前記のＡＣ電圧２６との合成電圧波形
を示している。このような一定で無い電圧を前記 【図１】や 【図５】の送電子に印加しても大丈夫であろうか？給電
子からの電圧を利用する自動車には、 【図６】の２５に相当する分割蓄電器（池）制御装置が
普通搭載されているので、自動車側に充電する場合、例
えば 【図７】で２８以上の電圧値のときは直列に２９以上の
ときは直列・並列に、２９以下のときは並列に、それぞ
れ自動車搭載の蓄電器（池）接続を変えて充電すれば良
い。また、同時に自動車を動かしたい場合は、いわゆる
ＰＷＭ法により電圧の切りだしをしてモータに印加すれ
ば良い。 【本発明による効果】以上、本発明によれば、非接触式
は勿論、路面上に露出した接触子といえども制御により
充分安全に送電できる。例えば、車内に蓄電器〈池〉を
搭載した路面電車・路線電気バスの停留所近くに複数個
設置した場合、直前の送電子を人が踏んでも感電しな
い。また、このよにすると車両搭載の蓄電器（池）量を
大幅に削減でき、車両の軽量化・安価が実現でき、大げ
さに言えば環境を破壊しない新しいクルマ社会の実現が
可能になる。また送電子は震災時電源として別途利用で
きる。

【図面の簡単な説明】 【図１】：接触式送電子 断面構成概要図 【図２】：接触式送電子 平面構成概要図 【図３】：接触式送電子〈信号兼用〉平面構成概要図 【図４】：受信信号パルス列（概要） 【図５】：非接触式送電子 断面概要図 【図６】：（簡易式）電源装置 構成図（概要） 【図７】：電圧波形図（概要） １：接触子 １６：カップリング ２：架線 〈コンデンサ又は
トランス〉 ３：自動車（蓄電器（池）搭載） １７：インダクタン
ス ４：スイッチ〈電力用〉 １８：送受信器 ５：受信コイル（通信子） １９：変圧器 ６：送信コイル（通信子） ２０：全波整流器 ７：制御装置 ２１：ダイオード ８：電力線 ２２：出力線 ９：路面 ２３：ソーラパネル １０：送電コイル ２４：風力発電機 １１：マッチングコンデンサ ２５：分割充電回
路 １２：受電コイル ２６：出力電圧波
形 １３：高周波電力線 ２７：蓄電器
（池）電圧 １４：周波数微調整付き制御装置 ２８：電圧レベル
１基準線 １５：電源装置 ２９：電圧レベル
２基準線 ３０：分割蓄電器（池）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 路面に設置され、その上に停止または移
   動する受電子に送電するスポット送電子と、送電子への
   給電をオン・オフするスイッチと、前記受電子側から発
   信される送電要求信号を受信する受信器と、受信信号を
   解析し前記受電子の要求が正当でかつ前記送電子と受電
   子が近接している場合のみ、前記スイッチをオンにする
   処理装置と、電源装置からなる給電装置 【請求項２】前記スポット送電子として接触子を、前記
   受電子として自動車底部に張られた架線を、それぞれ設
   けたことを特徴とする 【請求項１】に記載の給電装置 【請求項３】前記スポット送電子として送電コイルを、
   前記受電子として自動車底部に張られた受電コイルを、
   それぞれ設けたことを特徴とする 【請求項１】に記載の給電装置 【請求項４】路面に、前記スポット送電子を複数個設置
   し、前記受電子の移動に伴い、次々に前記スポット送電
   子の前記スイッチを、前記処理装置の指令により切り替
   えて送電し、自動車内の充電のみならず、自動車の走行
   エネルギーも得ることを特徴とした 【請求項１】に記載の給電装置