JP2011091882A - 誘導式車両給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造により高い伝送効率を実現可能な誘導式車両給電装置を提供する。
【解決手段】タイヤWはレバー板３４を回動させる。レバー板３４は軸３３を通じてアーム３２を回動させる。アーム３２の先端に固定された送電装置１は地表面から車両底面まで上昇した後、車両の底面に固定された受電装置２に接触する。送電装置１の一次コイルに交流電力を供給する発振回路は、負荷回路の共振周波数を検出する。発振回路は検出した共振周波数に等しい周波数をもつ交流電圧を出力する。二次コイルに誘導された交流電圧は、電気自動車１００の走行モータを駆動するための３相インバータにより整流される。この３相インバータに昇圧電圧を印加するDCDCコンバータのスイッチング素子は３相インバータからバッテリに供給される充電電流を調節する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電磁誘導原理に基づいて自動車などの移動体に電力を供給する誘導式車両給電装置に関する。

停止する電気自動車などへの電力供給を簡単に行うため、誘導式車両給電装置が提案されている。一次コイルが巻かれた一次コアを有する送電装置が地上に配置される。二次コイルが巻かれた二次コアを有する受電装置が車両に配置される。一次コアと二次コアとの相対移動により、変圧器が形成される。この変圧器を通じて、一次コイルから二次コイルへ交流電力が伝送される。二次コイルが受け取った交流電力は整流された後、たとえばバッテリを充電する。

二次コアの設置位置として車両の前面、側面及び底面を用いることができる。車両の前面又は側面に配置される二次コアは電気自動車の美観を低下させる。二次コアが車両の底面に配置される底面型給電装置は車両の美観を損なわない。

一次コアの磁極面と二次コアの磁極面とを接触させるために、底面型給電装置は一次コアの降下又は二次コアの上昇を要求する。一次コアと二次コアとの間の位置ずれは漏れインダクタンスを増大させる。漏れインダクタンスは損失を増大させ、かつ、送電電力を減少させる。したがって、２つのコアの高さ方向の位置合わせのために、モータなどのアクチエータにより一次コア及び二次コアの一方が高さ方向へ移動させられる。

特許文献１は、モータにより回動するアームの先端部に固定された一次コアを提案する。モータにより垂直面内で回動する一次コアは、地上面から上昇して車両の底面に固定された二次コアに密着する。一次コアはモータの逆回動により降下する。しかしながら、モータの逆回動により一次コアが降下する前に車両が発進する時、装置が破損する危険を有している。更に、装置が複雑となるので信頼性の低下、製造費用の増大及び保守費用の増大が生じる。

一次コアと二次コアとの間の位置ずれを減らすために、一次コアは二次コアより大きな磁極面をもつことができる。これにより、位置ずれが生じても２つのコアの磁極面は接触することができる。けれども、２つのコアの一方の磁極面を大型とすると、漏れインダクタンスが増大し、伝送効率が低下する。

結局、従来の誘導式移動車給電装置は、有効インダクタンスと漏れインダクタンスとの比率を改善するために、複雑な位置合わせ機構を要求する。位置合わせを簡素化すると、有効インダクタンスと漏れインダクタンスとの比率が悪化するので、損失が増大し、伝送電力が減少する。

特開平１０年第０２８３３２号

本発明は、簡素な構造により高い伝送効率を実現可能な誘導式車両給電装置を提供することをその目的としている。この目的を達成するために、４つのアイデアが説明される。この３つのアイデアは、互いに補い合って簡素な構造により高い伝送効率を実現する。

本発明は、送電装置と受電装置と一次コア駆動装置と発振回路とをもつ。地上に設けられた送電装置は、一次コイルが巻かれた一次コアを有する。車両に設けられた受電装置は、二次コイルが巻かれた二次コアを有する。一次コア駆動装置は、送電前に一次コアを二次コアに接触させる。発振回路は、一次コア及び二次コアが電磁的に結合された後、一次コイルに所定周波数の交流電力を給電する。

本発明の第１の特徴において、一次コアは、車両の運動エネルギーを利用して地表面から車両底面まで上昇される。一次コアは、車両底面に固定された二次コアに接触してトランスを構成する。一次コアを駆動するモータなどのアクチエータを必要としないので、装置構造を簡素化することができる。更に、装置の経済性及び信頼性を向上することができる。

好適態様において、車両が一次コア駆動装置から離れた後、一次コアは、重力を利用して地表面近傍の元の位置に復帰する。これにより、装置構造を簡素化することができる。更に、装置の経済性及び信頼性を向上することができる。
好適態様において、アーム及びレバー板が車両のほぼ左右方向へ延在する軸により結合されている。車両の車輪に押されたレバー板は軸を通じてアームはレバー板を回動させる。その結果、レバー板の先端に固定された一次コアは簡単に垂直面で回動する。
好適態様において、支持ブロックのストッパは、レバー板が所定角度を超えて垂直面内で回動することを禁止する。これにより、アーム及びレバー板の破損を防止することができる。更に、支持ブロックは車両の前後位置を決定することができる。

好適態様において、アームは、左右一対のレバー板の間に配置される。これにより、アームと車輪とが干渉することがない。
好適態様において、アームの垂直面内の弾性は、水平面内の弾性より大きい。これにより、一次コアと二次コアとの間の小さな位置ずれを、アームの弾性変形により吸収することができる。
好適態様において、アームが降下して地表面に衝突する時の衝撃は、アームに固定された緩衝部材により緩和される。これにより、アームが地表面に衝突する時の騒音を低減することができる。

好適態様において、支持ブロックは、アームを上昇させる向きに付勢するスプリングを内蔵する。これにより、これにより、アームが地表面に衝突する時の騒音を低減することができる。
好適態様において、支持ブロックは、水平回動可能に支持されている。これにより、車両が支持ブロックに対して傾斜した姿勢でレバー板に接触しても、支持ブロックが水平面で回動することにより、アームは車両の前後方向と平行に延在する。

好適態様において、一次コア駆動装置は、支持ブロックの所定角度以上の水平回動を禁止する車止め用ベースを有する。これにより、車両が支持ブロックを押す力により支持ブロックの軸に掛かる力を減らすことができる。
好適態様において、緩衝部材が車止め用ベースと支持ブロックとの間に配置される。緩衝部材はたとえばゴムにより構成される。これにより、車両が離れた後、支持ブロックを元の位置に復帰することができる。更に、車止め用ベースが支持ブロックに与える衝撃を緩和することができる。

好適態様において、一次コアの磁極面は、磁極面と平行な横方向及び縦方向の少なくとも一方において二次コアの磁極面よりも長く形成されている。これにより、高さ方向及び左右方向における両コア間の位置ずれによる伝送電力の減少を抑制することができる。更に、車両重量及び車両製造コストを低減することができる。
好適態様において、一次コアの磁極面は横方向において幅Wp’をもち、二次コアの磁極面は横方向において幅Wpをもち、一次コアは横方向において２つの前記磁極面の間に磁極ギャップをもち、二次コアは横方向において２つの磁極面の間に磁極ギャップをもち、一次コアの磁極ギャップは横方向において幅Wｇ'をもち、二次コアの磁極ギャップは横方向において幅Wｇをもち、
磁極幅Wp’と磁極ギャップ幅Wg’との和は、磁極幅Wpと磁極ギャップ幅Wgとの和にほぼ等しく設定される。これにより、一次コアと二次コアとの横ずれが大きくても磁束量を減少することができる。

好適態様において、一次コアの先端部は、縦方向外側及び横方向外側の少なくとも一方へ突出する鍔部を有する。これにより、一次コアの小型軽量化を実現することができる。
好適態様において、二次コアは、車両の底面に支持された弾性部材により支持される。これにより、コアが破損が防止される。
好適態様において、二次コアは、車両の底面の前部及び後部にそれぞれ配置される。これにより、車両を前進させることにより、及び、車両を後退させることにより、バッテリの充電が可能となる。
好適態様において、２つの二次コアに巻かれた２つの二次コイルは並列接続される。これにより、二次コイルの誘導電圧を整流する整流器の省略が可能となる。
好適態様において、ガイドポールが支持ブロックの前方に立設される。ガイドポールの上端部から放射される光は、車両の左右方向の位置が適正である時にだけ車両の運転席から見ることができる。これにより、車両の姿勢制御が容易となる。

本発明の第２の特徴において、キャパシタが一次コイルと並列に接続される。これにより、発振回路の電気負荷は共振周波数をもつ。したがって、発振回路が共振周波数に等しい周波数をもつ交流電力をトランスに供給することにより、力率を改善することができ、送電効率を改善することができる。
けれども、一次コアと二次コアとの位置ずれにより、トランスの一次コイル及び二次コイルの漏れインダクタンスは大きく変動する。二次コイルの漏れインダクタンスは、一次コイルの漏れインダクタンスに変換される。結局、一次コアと二次コアとの位置ずれにより、トランスの共振周波数が大きく変動するので、送電効率が低下する。

第２の特徴では、二次コアが一次コアに密着した後、発振回路の電気負荷の共振周波数が検出される。たとえば、発振回路の発振周波数を徐々に変更して、送電電力が最も大きい周波数値で発振回路の発振周波数が固定される。これにより、一次コアと二次コアとの位置ずれによる共振周波数の変動を吸収して、高効率の送電を実現することができる。
好適態様において、発振回路の発振周波数を変更することにより負荷回路の共振周波数が検出される。
好適態様において、検出した電流に基づいて一次コア及び前記二次コアの位置合わせ状態の良否が判定される。
好適態様において、位置合わせ状態が不良である場合に、運転者に車両の位置調整を要求する信号を発生する。

本発明の第３の特徴において、車両は 走行動力を発生する交流モータと、この交流モータに交流電力を供給するモータ駆動用インバータと、バッテリと、バッテリ電力を昇圧するDCDCコンバータと有する。二次コイルは、モータ駆動用インバータの交流出力端に接続される。DCDCコンバータは、モータ駆動用インバータにより整流された二次コイルからバッテリへ伝送される直流電力を制御する。これにより、車両は、実質的に二次コイルの誘導電力を制御する回路を省略することができるので、製造コストを低減することができる。

本発明の第４の特徴において、一次コアの磁極面は、磁極面と平行な横方向及び縦方向の少なくとも一方において二次コアの磁極面よりも長く形成されている。これにより、高さ方向及び左右方向における両コア間の位置ずれによる伝送電力の減少を抑制することができる。更に、車両重量及び車両製造コストを低減することができる。

好適態様において、一次コアの磁極面は横方向において幅Wp’をもち、二次コアの磁極面は横方向において幅Wpをもち、一次コアは横方向において２つの前記磁極面の間に磁極ギャップをもち、二次コアは横方向において２つの磁極面の間に磁極ギャップをもち、一次コアの磁極ギャップは横方向において幅Wｇ'をもち、二次コアの磁極ギャップは横方向において幅Wｇをもち、
磁極幅Wp’と磁極ギャップ幅Wg’との和は、磁極幅Wpと磁極ギャップ幅Wgとの和にほぼ等しく設定される。これにより、一次コアと二次コアとの横ずれが大きくても磁束量を減少することができる。更に、一次コアの重量増大を抑制することができる。

誘導式車両給電装置の模式平面図である。 誘導式車両給電装置の模式側面図である。 誘導式車両給電装置の要部を示す拡大模式側面図である。 誘導式車両給電装置の要部を示す拡大模式平面図である。 一次コアの磁極面と直角方向における送電装置及び受電装置の模式正面図である。 送電装置及び受電装置の側面図である。 一次コアの磁極面と平行方向における送電装置及び受電装置の模式平面図である。 変形態様の一次コア及び二次コアの模式平面図である。 発振回路を示す回路図である。 発振回路の制御動作を示すフローチャートである。 車両案内装置を示す模式平面図である。 車両の前後に二次コアを有する電気自動車を示す模式側面図である。 電気自動車の走行モータ回路を示す回路図である。 変形態様の要部を示す模式垂直断面図である。 図１２に示される装置の要部を示す模式平面図である。

本発明の好適な態様が図面を参照して説明される。図１は誘導式車両給電装置の模式平面図である。図２は誘導式車両給電装置の模式側面図である。この誘導式車両給電装置は、送電装置１と受電装置２と一次コア駆動装置３とをもつ。

一次コア駆動装置３は、支持ブロック３１、アーム３２、軸３３、レバー板３４、ゴム緩衝材８、車止め用ベース９及びガイドポール１０を有している。車止め用ベース９は、地表面GLに固定されている。車止め用ベース９は横方向すなわち左方向L及び右方向Rへ延在している。支持ブロック３１も車止め用ベース９に沿いつつ横方向すなわち左方向L及び右方向Rへ延在している。支持ブロック３１は車止め用ベース９に水平回動可能に支持されている。

ギャップｇが、支持ブロック３１の両端部と車止め用ベース９の両端部との間に存在する。一定厚さをもつゴム緩衝材８がギャップｇに設けられている。支持ブロック３１が水平回動する時、ゴム緩衝材８は支持ブロック３１と車止め用ベース９との間の衝撃を緩和する。電気自動車１００が離れた後、ゴム緩衝材８は支持ブロック３１を元の位置に戻す。

車止め用ベース９の後端面の中央部は半円形状の凹部９１をもつ。支持ブロック３１の中央部３１１の前端面は半円形状の凸部３１５をもつ。電気自動車１００の車輪Wがレバー板３４を通じて支持ブロック３１を斜めに押す時、支持ブロック３１は軸心Mを中心に水平回動する。支持ブロック３１が水平回動する時、支持ブロック３１の凸部３１５は、車止め用ベース９の凹部９１に接触しながら回動する。この回動は、支持ブロック３１の端部が車止め用ベース９の端部に接触することにより終了する。すなわち、支持ブロック３１と車止め用ベース９との間のギャップｇは支持ブロック３１の水平回動角度範囲を決定する。

アーム３２及びレバー板３４は軸３３に固定されている。軸３３は支持ブロック３１の両端部に沿いつつ左右方向に延在している。軸３３は支持ブロック３１の中央部３１１に回転可能に支持されている。一対のレバー板３４は、支持ブロック３１の両端部に別々に隣接している。アーム３２の基部は、軸３３の中央部に固定されている。アーム３２は、地表面GLに沿いつつ縦方向すなわち前後方向に延在している。送電装置１はアーム３２の先端部に固定されている。支持ブロック３１の水平回動により、支持ブロック３１に支持されるレバー板３４及びアーム３２も水平回動する。

一次コア駆動装置３の詳しい構造が図３-図６を参照して説明される。図３は一次コア駆動装置３の要部を示す拡大側面図である。図４は一次コア駆動装置３の要部を示す拡大平面図である。ただし、車止め用ベース９は、図３及び図４に示されていない。

支持ブロック３１の後側面３５１は垂直面内にて斜めに延在している。軸３３はストッパ３５に沿いつつ横方向へ延在している。軸３３の中央部は、支持ブロック３１の中央部３１１に回動可能に支持されている。図３において、実線で図示されるアーム３２は斜めに延在している。破線で図示されるアーム３２は前後方向へ水平に延在している。破線で図示されるアーム３２は、実質的に地表面GLに接している。
一対のレバー板３４が軸３３の両端部に別々に固定されている。電気自動車１００のタイヤWがレバー板３４に接していない時、レバー板３４は、図３に破線で示されるようにアーム３２の重力により上方へ立っている。タイヤWがアーム３２に接触する時、レバー板３４は前方へ押される。その結果、レバー板３４は図３に実線で示されるように垂直面内で反時計方向へ回動する。レバー板３４が支持ブロック３１の後端面３５１に接触することにより、レバー板３４の回動は停止する。θは約４５度である。

レバー板３４は軸３３を通じてアーム３２を回動させる。すなわち、タイヤWが前方へ移動する時、タイヤWはレバー板３４及び軸３３を通じてアーム３２を回動させる。その結果、水平のアーム３２は斜めに延在する。送電装置１がアーム３２の先端に固定されている。送電装置１は一次コイル１１が巻かれた一次コア１２からなる。一次コア１２はソフトフエライトにより構成されたC字形のコアにより構成されている。受電装置２は、電気自動車１００の底面４０に設けられた凹部４１に斜めに固定されている。受電装置２は二次コイル２１が巻かれた二次コア２２からなる。二次コアはソフトフエライトにより構成されたC字形のコアにより構成されている。

図５A、図５B及び図６は一次コア１２及び二次コア２２の形状を示す。図５Aは、一次コア１２の磁極面１２１と直角方向に見られた送電装置１及び受電装置２の模式正面図である。図５Bは、送電装置１及び受電装置２の側面図である。図６Aは、一次コア１２の磁極面１２１と平行に見られた送電装置１及び受電装置２の模式平面図である。
一次コア１２及び二次コア２２は、ソフトフエライトにより構成されたC字形コアにより構成されている。C字形の一次コア１２は、互いに上下方向に離れた２つの磁極面１２１をもつ。C字形の二次コア２２は、互いに上下方向に離れた２つの磁極面２２０をもつ。コイルスプリング２３は電気自動車１００の凹部４１に支持されている。コイルスプリング２３は二次コア２２を支持している。これにより、一次コア１２が二次コア２２に強く衝突しても、一次コア１２及び二次コア２２の破損は防止される。更に、一次コア１２及び二次コア２２の密着性が向上する。

一次コア１２の磁極面１２１は、横方向において二次コア２２の磁極面２２０の５倍の幅をもつ。一次コア１２の磁極面１２１は、縦方向において二次コア２２の磁極面２２０の２倍の幅をもつ。したがって、電気自動車１００に固定された二次コア２２が一次コア１２に対して左右方向又は高さ方向へずれても、磁極面１２１と磁極面２２０との接触面積が減少することが抑制される。
更に、２つの磁極面の位置ずれを防止するために、一次コア１２が二次コア２２よりも大型に形成されている。これにより、電気自動車１００の重量及び製造コストを低減することができる。
一次コア１２の軽量化のために、一次コア１２の両端部は、鍔部１２７及び鍔部１２８をもつ。鍔部１２７は、磁極面１２１の縦方向（高さ方向）外側へ突出している。鍔部１２８は、磁極面１２１の横方向（左右方向）外側へ突出している。これにより、一次コア１２の小型化が実現する。

（変形態様）
一次コア１２及び二次コア２２の変形態様が図６Bを参照して説明される。図６Bは変形態様の磁極面２２０の模式平面図である。一次コア１２の磁極面１２１は横方向（左右方向）において幅Wp’をもつ。二次コア２２の磁極面２２０は横方向（左右方向）において幅Wpをもつ。C字形の一次コア１２は２つの磁極面１２１の間に磁極ギャップをもつ。一次コア１２の磁極ギャップは横方向において幅Wg’をもつ。C字形の二次コア２２は２つの磁極面２２０の間に磁極ギャップをもつ。二次コア２２の磁極ギャップは横方向において幅Wgをもつ。一次コア１２の２つの磁極面１２１とそれらの間の磁極ギャップは左右方向に順番に並んでいる。二次コア２２の２つの磁極面２２０とそれらの間の磁極ギャップは左右方向に順番に並んでいる。
磁極幅Wp’と磁極ギャップ幅Wg’との和は、磁極幅Wpと磁極ギャップ幅Wgとの和に等しく設定される。これにより、２つの磁極面２２０の一方に近接するコアの部分が磁気飽和する時、２つの磁極面２２０の他方に近接するコアの部分も磁気飽和する。したがって、一次コア１２が二次コア２２に対して左右方向へ一次コア１２の磁極幅Wp'だけ位置ずれした場合でも、トランスの磁気抵抗を小さくでき、かつ、磁束量の低下を防ぐことができる。

斜めに立ち上がったアーム３２は、一次コア１２の磁極面１２１を二次コア２２の磁極面２２０に接触させる（図５-図６参照）。一次コア１２及び二次コア２２はトランスを構成する。トランスの磁気抵抗は小さい。アーム３２は垂直面内にて弾性を有する。一次コア１２が二次コア２２に磁気吸引力により引かれるので、アーム３２は垂直面内にて弾性変形する。一次コア１２の磁極面１２１は二次コア２２の磁極面２２０に全面的に密着する。

結局、電気自動車１００が移動することにより、タイヤWがレバー板３４を倒して停止する。レバー板３４が倒れることにより、アーム３２が立ち上がる。一次コア１２は二次コア２２に密着する。電気自動車１００のタイヤWがレバー板３４から離れる時、アーム３２の重力によりアーム３２は倒れる。

軸３３に巻かれたコイルスプリング３８が支持ブロック３１の中央部３１１に内蔵されている。アーム３２が降下する時にコイルスプリング３８は圧縮される。一次コア１２が固定されたアーム３２が地表面に衝突する時に、コイルスプリング３８は衝撃を緩和する。更に、コイルスプリング３８はアーム３２の立ち上がりをアシストする。

アーム３２はゴム緩衝材３２０をもつ。ゴム緩衝材３２０は、アーム３２の先端部が地表面に衝突する時の衝撃を緩和する。アーム３２は、弾性を有する金属筒材により構成されている。アーム３２の弾性により、一次コア１２と二次コア２２との接触が改善される。更に、アーム３２の弾性により、アーム３２の先端部が地表面に衝突する時の衝撃を緩和する。

図７は発振回路４を示す。発振回路４は整流回路（図示せず））とインバータとを有する。発振回路４はインバータ４１とキャパシタ４２とコントローラ４３とを有している。インバータ４１は、MOSフルブリッジ回路により構成されている。すなわち、インバータ４１は、MOSトランジスタ４１１-４１４と４個のフライホイルダイオードDとからなる。各フライホイルダイオードDは各MOSトランジスタ４１１-４１４と並列接続されている。インバータ４１は一次コイル１１に交流電圧を印加する。一次コイル１１は互いに直列接続されたインダクタンスLと抵抗Rをもつ。

キャパシタ４２は一次コイル１１と並列に接続されている。キャパシタ４２及び一次コイル１１は並列共振回路を構成する。この並列共振回路は共振周波数ｆｒを有する。マイコンを内蔵するコントローラ４３は、MOSトランジスタ４１１-４１４の断続を制御することにより、インバータ４１の発振周波数ｆｏを制御する。

互いに密着された一次コア１２及び二次コア２２はトランスを構成する。一次コイル１１のインダクタンスLは、ほぼ励磁インダクタンスと漏れインダクタンスとの合計となる。漏れインダクタンスは、一次コア１２と二次コア２２との相対位置により大きく変化する。したがって、この漏れインダクタンスを検出することにより、二次コア２２に対する一次コア１２の位置ずれ量を判定することができる。更に、この位置ずれによる漏れインダクタンスの変化は、トランスとキャパシタ４２とからなる共振回路の共振周波数frを変化させる。共振周波数frと発振周波数foとのずれが大きくなると、トランスの伝送電力量及び伝送効率が減少する。

コントローラ４３の制御動作の一部が、図８に示すフローチャートを参照して説明される。一次コア１２が二次コア２２にセットされたと判定された後、このルーチンが開始される。まず、一次コア１２と二次コア２２との位置ずれ状態が判定される（S100）。
ステップS１００では、インバータ４１に与える発振周波数foを所定範囲で連続的に変更した後、キャパシタ４２の充放電電流が検出される。キャパシタ４２の充放電電流Icは共振状態にて最大となるので、キャパシタ４２の充放電電流Icが最大となる発振周波数foを共振周波数frとみなす。

更に、検出されたキャパシタ４２の充放電電流Icの最大値Imaxが所定のしきい値Ithと比較される。最大値Imaxが所定のしきい値Ithより小さい時、一次コア１２と二次コア２２との位置合わせ状態は悪いと判定される。最大値Imaxが所定のしきい値Ith以上である時、一次コア１２と二次コア２２との位置合わせ状態は良好と判定される。位置合わせ状態が悪い時、後述のランプが点滅される。これにより、運転者は再度の車両位置調整の必要性を認識する。

位置合わせ状態が良好であれば、ステップS１０２が実施される。ステップS１０２では、キャパシタ４２の充放電電流Icが最大となる発振周波数foでインバータ４１を駆動する。これにより、一次コア１２と二次コア２２との位置ずれにもかかわらず、一次コイル１１は二次コイル２１に良い伝送効率で送電する。

図１及び図２に示されるガイドポール１０の詳細が図９を参照して詳しく説明される。図９は、ガイドポール１０の平面図である。ガイドポール１０は、車止め用ベース９の前方に位置して立っている。ガイドポール１０は、左右方向において電気自動車１００の運転席の前方に立っている。図９に示される、ガイドポール１０の上端部は発光ダイオード１１及び１２と光遮蔽板１３とをもつ。発光ダイオード１１及び１２は横方向すなわち左右方向へ短い所定間隔を隔てて配置されている。光遮蔽板１３は発光ダイオード１１及び１２の中間に位置して縦方向すなわち前後方向へ延在している。

このため、光遮蔽板１３を延長した線上に位置する運転者は発光ダイオード１１及び１２の光を見ることができる。運転者が光遮蔽板１３を延長した線から所定距離だけ右方向又は左方向へ外れると、運転者は発光ダイオード１１及び１２の一方の光だけを見ることができる。２本のガイドポール１０の一方は、前進する電気自動車１００の運転席の理想位置の前方に立っている。他方は、後退する電気自動車１００の運転席の理想位置の後方に立っている。

電気自動車１００の接近が検出される時、発光ダイオード１１及び１２は発光する。運転者は、発光ダイオード１１及び１２の両方の光が見える位置で停止する。これにより、運転者は、電気自動車１００を左右方向において理想的な位置で車両を停止させることができる。その後、一次コア１２の位置ずれ量が大きいことが検出された時、発光ダイオード１１及び１２は点滅される。これは、運転者は電気自動車１００の再度の位置合わせを行う。

図１０は電気自動車１００の側面図を示す。電気自動車１００は、２つの受電装置２をもつ。２つの受電装置２の一方は前輪近くに配置される。他方は後輪近くに配置される。これにより、電気自動車１００は、前進動作及び後退動作の両方により充電位置に到達することができる。

図１１は電気自動車１００の受電装置２を示す回路図である。走行動力を発生するための３相交流モータ１０１は、３つの相コイルLU、LV及びLWからなるステータコイルをもつ。３相インバータ１０２はこのステータコイルに３相交流電圧を印加する。３相インバータ１０２は６アーム３レグ型構造をもつ。つまり、３相インバータ１０２は６つのスイッチング素子Sと６つのフライホイルダイオードDとをもつ。各フライホイルダイオードDは各スイッチング素子Sと逆並列に接続されている。３相インバータ１０２の回路及び動作は良く知られている。

DCDCコンバータ１０３はバッテリ１０４から受け取った直流電圧を昇圧して３相インバータ１０２に印加する。DCDCコンバータ１０３は昇圧チョッパにより構成されている。DCDCコンバータ１０３はリアクトル１０６、クランプスイッチ１０７及び出力スイッチ１０８をもつ。昇圧チョッパからなるDCDCコンバータ１０３の構成及び昇圧動作は良く知られいる。

受電装置２は二次コイル２１A及び２１Bをもつ。二次コイル２１Aは車両の前部に固定された二次コア２２に巻かれている。既に説明されたように、二次コイル２１Bは車両の後部に固定された二次コア２２に巻かれている。

キャパシタ１０９が二次コイル２１A及び２１Bと並列に接続されている。キャパシタ１０９、二次コイル２１A及び２１Bからなる共振回路は、リレーの接点１１０を通じて３相インバータ１０２のU相ターミナルUｔ及びV相ターミナルVtに交流電力を出力する。リレーの接点１１０は、電気自動車１００の走行時にオフされ、電気自動車１００の充電時にオンされる。

つまり、電気自動車１００の走行動力発生モータを駆動する３相インバータ１０２は、受電装置２が出力する単相交流電力を整流する整流装置を兼ねる。更に、DCDCコンバータ１０３の出力スイッチ１０８は、DCDCコンバータ１０３からバッテリ１０４に流れる充電電流を制御する。更に、出力スイッチ１０８のスイッチングにより、電気自動車１００から送電装置１への情報が送信される。
二次コイル２１A及び２１Bのどちらかに誘導された交流電圧は３相インバータ１０２により整流された後、出力スイッチ１０８を通じてバッテリ１０４を充電する。出力スイッチ１０８はバッテリ１０４の充電状態に応じてDCDCコンバータ１０３の出力電流を調節する。

（変形態様）
図３及び図４に示される一次コア駆動装置３の変形態様が図１２及び図１３を参照して説明される。図１２は一次コア駆動装置３の中央部を示す模式垂直断面図である。一次コア駆動装置３は図１３に示される切断線A-Aにより垂直に切断されている。図１３は図１２に示される一次コア駆動装置３を部分的に示す平面図である。

一次コア駆動装置３は、支持ブロック３１、アーム３２、軸３３、レバー板３４、ゴム緩衝材８を有している。車止め用ベースは、地表面GLから上方に突出する円柱部９１をもつ。その他、車止め用ベースは、支持ブロック３１の両端部に近接して一対のストッパ（図示せず）を有している。この一対のストッパは、支持ブロック３１の前端部に所定ギャップを隔てて配置されている。一対のストッパは支持ブロック３１が所定角度を超えて回動することを禁止する。
支持ブロック３１の両端部は横方向へ延在している。支持ブロック３１の中央部は下向きに開口する穴３１６をもつ。車止め用ベース９の円柱部９１は穴３１６に挿入されている。支持ブロック３１は円柱部９１の外周面９１０に水平回動可能に支持されている。

支持ブロック３１の中央部は軸３３を回転自在に支持されている。軸３３は横方向へ延在している。レバー板３４は軸の両側に固定されている。支持ブロック３１はアーム３２の基部を収容する溝３８をもつ。溝３８に収容されたアーム３２の基部は軸３３の中央部に固定されている。
軸３３の左右両側の部分にレバー板３４が固定されている。レバー板３４の前端面は半円形状の凸部３１５をもつ。支持ブロック３１の左右両側の部分に円弧状の凹部３１９が形成されている。レバー板３４の凸部３１５は支持ブロック３１の凹部３１９に回転自在に接触している。

電気自動車１００の車輪Wがレバー板３４を斜めに押す時、支持ブロック３１は軸心Mを中心に水平回動する。支持ブロック３１はアーム３２、軸３３及びレバー板３４とともに水平回動する。アーム３２の先端部に固定された送電装置は、レバー板３４により駆動されて上方へ旋回する。

１は送電装置、２は受電装置、３は一次コア駆動装置、４は発振回路、８はゴム緩衝材、９は車止め用ベース、１０はガイドポール、３１は支持ブロック、３２はアーム３２、３３は軸、３４はレバー板である。

Claims (22)

1. 一次コイルが巻かれた一次コアを有して地上に設けられた送電装置と、二次コイルが巻かれた二次コアを有して車両に設けられた受電装置と、前記一次コアを移動する一次コア駆動装置と、所定周波数の交流電力を前記一次コイルに給電する発振回路とを有する誘導式車両給電装置において、
   前記一次コア駆動装置は、一方向へ移動する前記車両の運動エネルギーを利用することにより、地表面近傍に配置された前記一次コアを前記車両の底面に固定された前記二次コアの高さまで上昇させることを特徴とする特徴とする誘導式車両給電装置。
2. 前記一次コア駆動装置は、前記車両が逆方向へ移動した後、重力を利用して前記一次コアを地表面近傍の元の位置に復帰させる請求項１記載の誘導式車両給電装置。
3. 前記一次コア駆動装置は、支持ブロックに垂直面内にて回動可能に支持されて横方向へ延在する軸に固定されたレバー板及びアームを有し、
   前記レバー板は、前記車両の車輪の前進又は後退により付勢されて回動することにより、前記軸を通じて前記アームを回動させ、
   前記一次コアは、前記アームの先端部に固定される請求項１記載の誘導式車両給電装置。
4. 前記支持ブロックは、前記レバー板が前記所定角度を超えて回動することを禁止するストッパ部を有する請求項３記載の誘導式車両給電装置。
5. 前記アームは、左右一対の前記レバー板の間に配置される請求項３記載の誘導式車両給電装置。
6. 前記アームは、降下する前記アームが地表面に衝突する時の衝撃を緩和する緩衝部材を有する請求項３記載の誘導式車両給電装置。
7. 前記支持ブロックは、前記アームを上昇させる向きに付勢するスプリングを内蔵する請求項３記載の誘導式車両給電装置。
8. 前記支持ブロックは、水平回動可能に支持されている請求項３記載の誘導式車両給電装置。
9. 前記一次コア駆動装置は、前記支持ブロックの所定角度以上の水平回動を禁止する車止め用ベースを有する請求項８記載の誘導式車両給電装置。
10. 前記一次コア駆動装置は、前記車止め用ベースと前記支持ブロックとの間に配置されて、前記支持ブロックの復帰動作をアシストする緩衝部材を有する請求項９記載の誘導式車両給電装置。
11. 前記一次コアは、前記二次コアの磁極面に密着する磁極面を有し、前記一次コアの磁極面は、横方向及び縦方向の少なくとも一方において前記二次コアの磁極面よりも長く形成されている請求項１記載の誘導式車両給電装置。
12. 前記一次コアの磁極面は横方向において幅Wp’をもち、前記二次コアの磁極面は横方向において幅Wpをもち、前記一次コアは横方向において２つの前記磁極面の間に磁極ギャップをもち、前記二次コアは横方向において２つの前記磁極面の間に磁極ギャップをもち、
    前記一次コアの前記磁極ギャップは横方向において幅Wｇ'をもち、前記二次コアの前記磁極ギャップは横方向において幅Wｇをもち、
    磁極幅Wp’と磁極ギャップ幅Wg’との和は、磁極幅Wpと磁極ギャップ幅Wgとの和にほぼ等しく設定される請求項１１記載の誘導式移動車給電装置。
13. 前記一次コアの先端部は、縦方向外側及び横方向外側の少なくとも一方へ突出する鍔部を有する請求項１１記載の誘導式車両給電装置。
14. 前記二次コアは、前記車両の底面に支持された弾性部材により支持される請求項１記載の誘導式移動車給電装置。
15. 前記二次コアは、前記車両の底面の前部及び後部にそれぞれ配置され、
    前記底面の前部に配置された前記二次コアは、前記車両の前進時に前記一次コアに接触し、
    前記底面の後部に配置された前記二次コアは、前記車両の後退時に前記一次コアに接触する請求項１記載の誘導式車両給電装置。
16. 前記２つの二次コアに巻かれた２つの前記二次コイルは、並列接続されている請求項１５記載の誘導式車両給電装置。
17. 前記一次コア駆動装置は、前記支持ブロックの前方に位置して立設されたガイドポールを含み、
    前記ガイドポールの上端部は、前記車両と前記レバー板との間の傾斜角度に関する情報を支持する発光装置を有し、
    前記発光装置は、左右に設けられた２つの発光部と、前記２つの発光部よりも前方に設けられた光遮蔽部とを有し、
    前記光遮蔽部は、車両が正常な位置にある時に前記２つの発光部の両方から運転者に到達する光を遮蔽せず、かつ、車両が正常な位置に無い時に前記２つの発光部の一つから運転者に到達する光を遮蔽する請求項１記載の誘導式車両給電装置。
18. 一次コイルが巻かれた一次コアを有して地上に設けられた送電装置と、二次コイルが巻かれた二次コアを有して車両に設けられた受電装置と、前記一次コアを移動する一次コア駆動装置と、所定周波数の交流電力を前記一次コイルに給電する発振回路とを有する誘導式車両給電装置において、
    前記発振回路は、
    前記一次コイルと並列に接続されたキャパシタと、
    前記一次コア及び前記二次コアが電磁的に結合された後、前記一次コア及び前記キャパシタからなる負荷回路の共振周波数を検出する共振周波数検出部と、
    検出された前記共振周波数で前記発振回路を発振させる発振周波数制御部と、
    を有することを特徴とする誘導式車両給電装置。
19. 前記共振周波数検出部は、検出した電流に基づいて前記一次コア及び前記二次コアの位置合わせ状態の良否を判定する請求項１８記載の誘導式車両給電装置。
20. 一次コイルが巻かれた一次コアを有して地上に設けられた送電装置と、二次コイルが巻かれた二次コアを有して車両に設けられた受電装置と、前記一次コアを移動する一次コア駆動装置と、所定周波数の交流電力を前記一次コイルに給電する発振回路とを有する誘導式車両給電装置において、
    前記車両は、走行動力を発生する交流モータと、この交流モータに交流電力を供給するモータ駆動用インバータと、バッテリと、バッテリ電力を昇圧するDCDCコンバータと有し、
    前記二次コイルは、前記モータ駆動用インバータの交流出力端に接続され、
    前記DCDCコンバータは、前記モータ駆動用インバータにより整流された前記二次コイルから前記バッテリへ伝送される直流電力を制御することを特徴とする誘導式車両給電装置。
21. 一次コイルが巻かれた一次コアを有して地上に設けられた送電装置と、二次コイルが巻かれた二次コアを有して車両に設けられた受電装置と、前記一次コアを移動する一次コア駆動装置と、所定周波数の交流電力を前記一次コイルに給電する発振回路とを有する誘導式車両給電装置において、
    前記一次コアは、前記二次コアの磁極面に密着する磁極面を有し、前記一次コアの磁極面は、横方向及び縦方向の少なくとも一方において前記二次コアの磁極面よりも長く形成されていることを特徴とする誘導式車両給電装置。
22. 前記一次コアの磁極面は横方向において幅Wp’をもち、前記二次コアの磁極面は横方向において幅Wpをもち、前記一次コアは横方向において２つの前記磁極面の間に磁極ギャップをもち、前記二次コアは横方向において２つの前記磁極面の間に磁極ギャップをもち、
    前記一次コアの前記磁極ギャップは横方向において幅Wｇ'をもち、前記二次コアの前記磁極ギャップは横方向において幅Wｇをもち、
    磁極幅Wp’と磁極ギャップ幅Wg’との和は、磁極幅Wpと磁極ギャップ幅Wgとの和にほぼ等しく設定される請求項２１記載の誘導式移動車給電装置。

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