JP2011135729A - コイルユニット、非接触電力受電装置、非接触電力送電装置、および車両 - Google Patents

コイルユニット、非接触電力受電装置、非接触電力送電装置、および車両 Download PDF

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Abstract

【課題】自己共振コイルが設けられたコイルユニットにおいて、自己共振コイルの温度を管理することで、電力の受け渡し効率の低下を抑制すると共に、コイルユニットの劣化を抑制する。
【解決手段】コイルユニット103は、外部に設けられた第1自己共振コイルとの間で、電磁場の共鳴により電力の送電および受電の少なくとも一方が可能な二次共振コイル110と、二次共振コイル110を冷却する冷却装置131と、二次共振コイル110の温度を測定する測温部129と、測温部129の測定温度に基づいて、冷却装置131の駆動を制御する温度調整制御部181とを備える。
【選択図】図5

Description

本発明は、コイルユニット、非接触電力受電装置、非接触電力送電装置、および車両に関し、特に、電磁場の共鳴により電力を受電または送電の少なくとも一方が可能とされたコイルユニット等に関する。
近年、車両に搭載されたバッテリを充電する方式として、非接触による充電方式が着目されている。
たとえば、特開2009−106136号公報に記載された電動車両は、車両外部の一次自己共振コイルと磁場の共鳴により磁気的に結合され、一次自己共振コイルから電力を受電可能に構成された二次自己共振コイルと、磁誘導によって二次自己共振コイルから受電可能に構成された二次コイルと、二次コイルが受電した電力を整流する整流器と、記整流器によって整流された電力を蓄える蓄電装置と、蓄電装置から電力の供給を受けて車両駆動力を発生する電動機とを備える。
特開2009−106136号公報
バッテリを充電する過程において、一次自己共振コイル、二次自己共振コイルおよび二次コイル等が発熱する。この熱によって、一次自己共振コイルが設けられたコイルユニットや、二次自己共振コイルおよび二次コイルが設けられたコイルユニットが劣化し、電力の受け渡し効率が低くなる。
発明者等は、一次自己共振コイルおよび二次自己共振コイルの方が、二次コイルよりも発熱量が高く、一次自己共振コイルおよび二次自己共振コイルの発熱量が電力の受け渡し効率に大きな影響を与えることを見出した。
本発明の目的は、自己共振コイルが設けられたコイルユニットにおいて、自己共振コイルの温度を管理することで、電力の受け渡し効率の低下を抑制すると共に、コイルユニットの劣化を抑制することである。
本発明に係るコイルユニットは、外部に設けられた第1自己共振コイルとの間で、電磁場の共鳴により電力の送電および受電の少なくとも一方が可能な第2自己共振コイルと、第2自己共振コイルを冷却する冷却装置と、第2自己共振コイルの温度を測定する測温部と、測温部の測定温度に基づいて、冷却装置の駆動を制御する制御部とを備える。
好ましくは、第2自己共振コイルを収容するコイル収容ケースをさらに備え、冷却装置は、コイル収容ケースに冷媒を供給する供給管と、コイル収容ケース内の冷媒を排出する排出管とを含む。上記測温部は、第2自己共振コイルのうち、コイル収容ケースに形成された排出管の排気口の近傍に位置する部分の温度を測定する。
好ましくは、コイル収容ケース内に配置されると共に、第2自己共振コイルが外周面に装着されるボビンをさらに備える。上記ボビンとコイル収容ケースとの間に冷媒が流通する冷媒通路が形成され、排出口は、冷媒通路に形成され、供給管の供給口は、冷媒通路に形成され、排出口は、ボビンに対して、供給口と反対側に配置される。
好ましくは、上記制御部は、測温部の測定温度が所定の設定温度よりも高くなると、冷却装置を駆動する。好ましくは、上記冷却装置は、第2自己共振コイルを冷却する冷媒を第2自己共振コイルに向けて供給する冷媒供給装置を含む。上記制御部は、測定温度が設定温度よりも高くなると、測定温度と設定温度との差が大きくなるにつれて、冷媒供給装置が供給する冷媒の供給量を増加させるように、冷媒供給装置の駆動を制御する。
本発明に係る非接触電力受電装置は、上記コイルユニットを含み、車両に搭載された充電器を充電可能とされる。
本発明に係る車両は、上記非接触電力受電装置と、上記充電器とを備える。本発明に係る非接触電力送電装置は、上記コイルユニットを含む。
本発明に係るコイルユニット、非接触電力受電装置、非接触電力送電装置および車両によれば、コイルユニットの劣化を抑制することができると共に、電力の受け渡し効率の向上を図ることができる。
非接触電力受電装置101を含む車両と、車両外部に設けられた非接触電力送電装置200とを備えた非接触電力伝達システムの全体構成図である。 共鳴法による送電の原理を説明するための図である。 電流源(磁流源)からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。 シールド122の斜視図である。 シールド122およびコイルユニット103の断面図である。 ボビン128の一部を展開した一部展開図である。 コイルユニット103の側断面図である。 ボビン128の外周面の一部を平面視した平面図である。 電力を受け渡しているときにおける二次共振コイル110および二次コイル120の温度分布を示すグラフである。 コイルユニット104の断面図である。 本実施の形態に係るコイルユニット103の変形例を示す断面図である。 コイルユニット103の第2変形例を示す断面図である。 コイルユニット103の第3変形例を示す断面図である。 図13に示すコイルユニット103の斜視図である。
本実施の形態に係るコイルユニット103,104、非接触電力受電装置101、非接触電力送電装置200、車両および非接触電力伝達システムについて、図1から図14を用いて説明する。
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定
されている。
(実施の形態1)
図1は、非接触電力受電装置101を含む車両と、車両外部に設けられた非接触電力送電装置200とを備えた非接触電力伝達システムの全体構成図である。図1を参照して、非接触電力伝達システムは、非接触電力受電装置101を搭載した車両100と、車両100の外部に設けられた非接触電力送電装置200とを備えている。
車両100は、非接触電力受電装置101と、蓄電装置150と、パワーコントロールユニット(以下「PCU(Power Control Unit)」とも称する。)160と、モータ170と、車両ECU(Electronic Control Unit)180とを含む。非接触電力伝達装置101は、車両100外部に設けられた非接触電力送電装置200との間で電力の伝達を行う。
非接触電力受電装置101は、コイルユニット103と、コイルユニット103が内部に配置されたシールド122と、整流器130と、コンバータ140と蓄電装置150とを備える。コイルユニット103は、共鳴器112を含み、共鳴器112は、二次コイル120と、二次共振コイル110と、キャパシタ111とを含む。
シールド122は、電磁波が外部に漏洩することを抑制可能な電磁遮蔽材によって形成されている。シールド122の下面には、電磁遮蔽材は配置されていない。たとえば、シールド122の下面側の開口部は樹脂部材等によって閉塞されている。
二次コイル120および二次共振コイル110は、たとえば車体下部に配設される。二次共振コイル110の両端には、キャパシタ111が接続されており、二次共振コイル110およびキャパシタ111を含む共鳴器112(LC共振器)が、非接触電力送電装置200の一次共振コイル240およびキャパシタ232を含む共鳴器221(LC共振器)と電磁場を介して共鳴することで、二次共振コイル110と非接触電力送電装置200の一次共振コイル240との間で電力の授受が行われる。具体的には、二次共振コイル110が一次共振コイル240から電力を受電することと、一次共振コイル240が二次共振コイル110から電力を受電することとの少なくとも一方が行われる。
非接触電力送電装置200の一次共振コイル240との距離や、一次共振コイル240を含む共鳴器221と二次共振コイル110を含む共鳴器112との共鳴周波数等に基づいて、一次共振コイル240と二次共振コイル110との共鳴強度を示すQ値(たとえば、Q>100)およびその結合度を示すκ等が大きくなるように二次共振コイル110の巻数が適宜設定される。
二次コイル120は、二次共振コイル110と同軸上に配設され、電磁誘導により二次共振コイル110と磁気的に結合可能である。この二次コイル120は、二次共振コイル110により受電された電力を電磁誘導により取出して整流器130へ出力する。なお、二次共振コイル110から一次共振コイル240に電力を送電する際には、二次コイル120は、蓄電装置150から供給される電力を二次共振コイル110に送電する。
整流器130は、二次コイル120によって取出された交流電力を整流する。DC/DCコンバータ140は、車両ECU180からの制御信号に基づいて、整流器130によって整流された電力を蓄電装置150の電圧レベルに変換して蓄電装置150へ出力する。なお、車両の走行中に非接触電力送電装置200から受電する場合には、DC/DCコンバータ140は、整流器130によって整流された電力をシステム電圧に変換してPCU160へ直接供給してもよい。また、DC/DCコンバータ140は、必ずしも必要で
はなく、二次コイル120によって取出された交流電力が整流器130によって整流された後に直接蓄電装置150に与えられるようにしてもよい。
蓄電装置150は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池から成る。蓄電装置150は、DC/DCコンバータ140から供給される電力を蓄えるほか、モータ170によって発電される回生電力も蓄える。そして、蓄電装置150は、その蓄えた電力をPCU160へ供給する。なお、蓄電装置150として大容量のキャパシタも採用可能であり、非接触電力送電装置200から供給される電力やモータ170からの回生電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力をPCU160へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。
PCU160は、蓄電装置150から出力される電力あるいはDC/DCコンバータ140から直接供給される電力によってモータ170を駆動する。また、PCU160は、モータ170により発電された回生電力を整流して蓄電装置150へ出力し、蓄電装置150を充電する。モータ170は、PCU160によって駆動され、車両駆動力を発生して駆動輪へ出力する。また、モータ170は、駆動輪や図示されないエンジンから受ける運動エネルギーによって発電し、その発電した回生電力をPCU160へ出力する。
車両ECU180は、非接触電力送電装置200から車両100への給電時、DC/DCコンバータ140を制御する。車両ECU180は、たとえば、DC/DCコンバータ140を制御することによって、整流器130とDC/DCコンバータ140との間の電圧を所定の目標電圧に制御する。また、車両ECU180は、車両の走行時、車両の走行状況や蓄電装置150の充電状態(「SOC(State Of Charge)」とも称される。)
に基づいてPCU160を制御する。
一方、非接触電力送電装置200は、コイルユニット104と、内部にコイルユニット104が配置されたシールド231と、コイルユニット104に接続された高周波電力ドライバ220と、この高周波電力ドライバ220に電力を供給する交流電源210とを備える。コイルユニット104は、共鳴器221を含み、この共鳴器221は、一次共振コイル240と、キャパシタ232と、一次コイル230とを含む。図1に示す例では、シールド231は、地面に埋め込まれており、シールド231内に一次共振コイル240と一次コイル230とが収容されている。このシールド231は、電磁遮蔽材を含む。なお、シールド231の上面には、電磁遮蔽材は設けられておらず、板状の樹脂部材によって閉塞されている。
交流電源210は、車両外部の電源であり、たとえば系統電源である。高周波電力ドライバ220は、交流電源210から受ける電力を高周波の電力に変換し、その変換した高周波電力を一次コイル230へ供給する。なお、高周波電力ドライバ220が生成する高周波電力の周波数は、たとえば1M〜10数MHzである。
一次コイル230は、一次共振コイル240と同軸上に配設され、電磁誘導により一次共振コイル240と磁気的に結合可能である。そして、一次コイル230は、高周波電力ドライバ220から供給される高周波電力を電磁誘導により一次共振コイル240へ給電する。なお、蓄電装置150の電力を外部負荷に供給する場合には、二次共振コイル110から一次共振コイル240に送電された電力を、一次コイル230が一次共振コイル240から取り出す。
一次共振コイル240は、たとえば地面近傍に配設される。図1に示す例では、二次共振コイル110および一次共振コイル240には、いずれにもキャパシタが接続されているが、いずれのコイルも両端がオープン(非接続)のLC共振コイルとしてもよい。この
場合、二次共振コイル110および一次共振コイル240の容量成分は、コイルの浮遊容量である。
この一次共振コイル240も、車両100の二次共振コイル110との距離や、一次共振コイル240および二次共振コイル110の共鳴周波数等に基づいて、Q値(たとえば、Q>100)および結合度κ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。
図2は、共鳴法による送電の原理を説明するための図である。図2を参照して、この共鳴法では、2つの音叉が共鳴するのと同様に、同じ固有振動数を有する2つのLC共振コイルが電磁場(近接場)において共鳴することによって、一方のコイルから他方のコイルへ電磁場を介して電力が伝送される。
具体的には、高周波電源310に一次コイル320を接続し、電磁誘導により一次コイル320と磁気的に結合される一次共振コイル330へ1M〜10数MHzの高周波電力を給電する。一次共振コイル330には、図示されないキャパシタが接続されており、この一次共振コイル330と図示されないキャパシタとによってLC共振器が構成されている。なお、上記キャパシタは必須の構成ではなく、一次共振コイル330のインダクタンスと、一次共振コイル330自身の浮遊容量とによって、LC共振器を構成してもよい。
同様に、二次共振コイル340には、図示されないキャパシタが接続されており、この二次共振コイル340にとこのキャパシタとによってLC共振器が構成されている。なお、二次共振コイル340に接続されたキャパシタは、必須の構成ではなく、二次共振コイル340自身のインダクタンスと、二次共振コイル340自身の浮遊容量とによってLC共振器を構成してもよい。
一次共振コイル330を含むLC共振器の共鳴周波数と、二次共振コイル340を含むLC共振器の共鳴周波数とは一致している。
一次共振コイル330を含むLC共振器は、電磁場(近接場)を介して二次共振コイル340を含むLC共振器と共鳴する。そうすると、一次共振コイル330から二次共振コイル340へ電磁場を介してエネルギー(電力)が移動する。二次共振コイル340へ移動したエネルギー(電力)は、電磁誘導により二次共振コイル340と磁気的に結合される二次コイル350によって取出され、負荷360へ供給される。なお、共鳴法による送電は、一次共振コイル330と二次共振コイル340との共鳴強度を示すQ値がたとえば100よりも大きいときに実現される。
なお、図1との対応関係について説明すると、図1の交流電源210および高周波電力ドライバ220は、図2の高周波電源310に相当する。また、図1の一次コイル230および一次共振コイル240は、それぞれ図2の一次コイル320および一次共振コイル330に相当し、図1の二次共振コイル110および二次コイル120は、それぞれ図2の二次共振コイル340および二次コイル350に相当する。そして、図1の整流器130以降が負荷360として総括的に示されている。
図3は、電流源(磁流源)からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図3を参照して、電磁界は3つの成分から成る。曲線k1は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線k2は、波源からの距離の2乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線k3は、波源からの距離の3乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。
「静電磁界」は、波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域であり、
共鳴法では、この「静電磁界」が支配的な近接場(エバネッセント場)を利用してエネルギー(電力)の伝送が行なわれる。すなわち、「静電磁界」が支配的な近接場において、同じ固有振動数を有する一対の共鳴器(たとえば一対のLC共振コイル)を共鳴させることにより、一方の共鳴器(一次共振コイル)から他方の共鳴器(二次共振コイル)へエネルギー(電力)を伝送する。この「静電磁界」は遠方にエネルギーを伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電磁界」によりエネルギー(電力)を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。
図4は、シールド122の斜視図である。この図4に示すように、シールド122は、中空状に形成されており、このシールド122内にコイルユニット103が収容されている。図5は、シールド122およびコイルユニット103の断面図である。この図5に示すように、シールド122は、外周面側に樹脂で形成された外壁部122Aと、外壁部122Aの内周面に装着された電磁遮蔽部材122Bとを含む。なお、コイルユニット104と対向するシールド122の下面には、電磁遮蔽部材122Bは配置されていない。
コイルユニット103は、二次共振コイル110と、二次共振コイル110を冷却する冷却装置131と、二次共振コイル110の温度を測定する測温部129と、車両ECU180に設けられた温度調整制御部181とを含む。測温部129としては、温度計、温度センサ、圧電素子等を採用することができる。温度調整制御部181は、測温部129が測定した測定温度に基づいて、冷却装置131の駆動を制御する。
温度調整制御部181は、測温部129から出力された測定温度が、所定の温度よりも高くなると、冷却装置131を駆動させ、二次共振コイル110が高温となることを抑制する。
非接触電力受電装置101が非接触電力送電装置200との間で電力の授受を行う際には、二次共振コイル110には、高電圧の電流が流れ、二次共振コイル110は、二次コイル120よりも高温となりやすい。
二次共振コイル110の温度に基づいて、冷却装置131を駆動させることで、二次共振コイル110が高温となることを抑制することができ、コイルユニット103の劣化および電力の受け渡し効率の向上を図ることができる。
コイルユニット103は、内部に二次共振コイル110が収容されたコイル収容ケース132をさらに備える。冷却装置131は、冷媒としての空気を送り出し、冷媒供給装置として機能する送風器127と、送風器127からの空気をコイル収容ケース132内に冷媒を供給する供給管133と、排出管134とを含む。送風器127は、冷媒としての空気を二次共振コイル110に向けて供給するように駆動する。冷媒としては、空気等の気体冷媒や水等の液冷媒のいずれでも採用することができ、この図5に示す例においては、冷媒として空気が採用されている。コイル収容ケース132には、供給管133の供給口138と、排出管134の排出口139とが形成されている。
測温部129は、二次共振コイル110のうち、排出口139の近傍に位置する部分の温度を測定する。
排出口139は、冷媒の流通経路の最も下流側に位置している。このため、二次共振コイル110のうち、排出口139の近傍に位置する部分は、冷媒によって冷却され難く、温度が高くなり易い。そこで、二次共振コイル110のうち、温度が高くなりやすい部位の温度を測定することで、二次共振コイル110に所定の温度を超える部位が生じることを抑制する。
さらに、二次共振コイル110のうち、最も高くなる部分の温度を測定することで、複数の測温部を設ける必要がなく、コストの低減を図ることができる。さらに、配線の引き回し等も簡素化することができ、コイルユニット103の構造の簡素化を図ることができる。
コイルユニット103は、コイル収容ケース132内に収容され、外周面に二次共振コイル110が装着されたボビン128を含む。ボビン128は、円筒状に形成されている。ボビン128は、樹脂から形成されている。
排出口139は、ボビン128に対して供給口138と反対側に配置され、供給口138と排出口139との間にボビン128が位置している。
コイル収容ケース132の内周面とボビン128の外周面とは互いに間隔をあけて配置されており、コイル収容ケース132の内周面とボビン128の外周面とによって環状に延びる冷媒通路152が形成されている。
供給口138から入り込んだ冷媒としての空気は、二股に分かれて、排出口139に向けて流れる。この図5に示す例では、排出口139が二次共振コイル110に対して供給口138と反対側に配置されているため、二股に分かれた空気の流通量は略同一となる。
このため、二次共振コイル110のうち、供給口138および排出管134を通る仮想軸線に対して右側に位置する部分と、左側に位置する部分との温度分布は、略一致する。
そして、冷媒(空気)の流速は、冷媒通路152内を流れるにつれて遅くなると共に、冷媒の温度は高くなる。このため、二次共振コイル110のうち、排出口139と対向する部分は冷却され難く、温度が高くなり易い。
測温部129は、ボビン128の内周面のうち、排出管134と対向する部分に設けられており、測温部129は二次共振コイル110のうち、最も温度が高くなる温度を測定することができる。
測温部129は、ボビン128の内周面および外周面のうち、二次共振コイル110が装着された周面と異なる周面に設けられている。これにより、二次共振コイル110内を流れる高圧電流によって測温部129が損傷することを抑制することができると共に、測温部129が二次共振コイル110の共鳴周波数に影響を与えることを抑制することができる。
図6は、ボビン128の一部を展開した一部展開図であり、ボビン128の内周面および測温部129を示す。この図6に示すように、測温部129は、二次共振コイル110の背面側に配置されており、二次共振コイル110と測温部129とはボビン128の径方向に配列している。これにより、測温部129は、二次共振コイル110の正確な温度を検知可能となっている。
図7は、コイルユニット103の側断面図である。この図7に示すように、ボビン128の外周面には、二次コイル120が装着されている。二次コイル120は、二次共振コイル110から二次コイル120の軸方向に間隔をあけて配置されている。
供給口138、冷媒通路152、および排出口139は、ボビン128の軸方向の一方端側から他方端側に亘って延びている。このため、供給口138から冷媒通路152内に
入り込んだ冷媒は、二次コイル120も冷却する。
なお、二次共振コイル110および二次コイル120は、いずれも、単層巻コイルが採用されている。この図7等に示す例においては、二次共振コイル110および二次コイル120の巻数は、1巻き程度とされているが、それぞれ複数巻のコイルを採用してもよい。二次共振コイル110は、二次共振コイル110を構成するコイル線が接触しないように、間隔をあけて巻回されており、一次自己共振コイルも二次共振コイル110と同様に形成されている。二次コイル120も同様に、二次コイル120を構成するコイル線が接触しないように巻回されている。なお、一次コイルも二次コイル120と同様に形成されている。
図5において、二次共振コイル110は、バスバ117,118によって、キャパシタ111に接続されている。図8は、ボビン128の外周面の一部を平面視した平面図であり、バスバ117,118を示す。
図8において、バスバ117およびバスバ118には、二次共振コイル110の端部が接続される。ここで、バスバ117,118は、ボビン128に形成された開口部116,115内に挿入されている。
開口部116の開口縁部と、バスバ117との間には隙間が形成されており、開口部115の開口縁部とバスバ118との間にも隙間が形成されている。そして、冷媒がこの隙間を通って、ボビン128内に入り込み、キャパシタ111およびボビン128の内周面を冷却する。
特に、図5および図8において、開口部115,116は、ボビン128の周面のうち、開口部115と対向する部分に形成されており、上記隙間から冷媒がボビン128内に入り込みやすくなっている。
図9は、コイルユニット103とコイルユニット104との間で電力を受け渡しているときにおける二次共振コイル110および二次コイル120の温度分布を示すグラフである。図9において、縦軸は温度Tを示し、横軸は、二次コイル120および二次共振コイル110の位置を示す。グラフの実線は、二次共振コイル110の温度を示し、破線のグラフは、二次コイル120の温度を示す。この図9に示す温度分布は、冷却装置131が駆動しているときの温度分布である。
この図9に示すように、二次共振コイル110の温度も二次コイル120の温度も供給口138から離れ、排出口139に向かうにしたがって、高くなることがわかる。そして、同じ位置においては、二次共振コイル110の温度の方が二次コイル120の温度よりも高いことがわかる。
そして、二次共振コイル110の排出口139側の測定温度T1が設定温度T0よりも高くなると、温度調整制御部181は、冷却装置131の送風器127を駆動させる。二次共振コイル110および二次コイル120のうち、最も温度が高い部分の温度が設定温度T0より低くなるまで冷却装置131を駆動することで、二次共振コイル110および二次コイル120の全体を設定温度T0よりも低くなる。
温度調整制御部181は、測定温度T1が、設定温度T0よりも高くなり、測定温度T1と設定温度T0との差が大きくなるにつれて、送風器251から供給される空気の供給量が多くなるように、送風器251を駆動する。これにより、二次共振コイル110が高くなり過ぎることを抑制することができる。
二次コイル120および二次共振コイル110は、銅線等が採用されており、二次コイル120および二次共振コイル110の内部抵抗は、キャパシタ111の抵抗値(ESR)よりも大きい。このため、キャパシタ111の温度よりも、二次共振コイル110の温度の方が高くなる。このため、二次共振コイル110の温度に基づいて冷却装置131の駆動を制御することで、キャパシタ111の温度を測定する素子を省略することができる。
このように、本実施の形態に係るコイルユニット103においては、測温部129を1つとすることができ、配線の引き回しを簡素化することができると共に、部品点数の低減をも図ることができる。
図4から図9を用いて、本実施の形態に係るコイルユニット103について説明したが、本発明は、コイルユニット104にも適用することができる。コイルユニット104とコイルユニット103とは略同一の構成となっている。
図10は、コイルユニット104の断面図である。この図10に示すように、コイルユニット104は、シールド231内に配置されている。シールド231は、電磁遮蔽部材231Bと、この電磁遮蔽部材231Bの外周面に形成された外壁部232Aとを含む。なお、電磁遮蔽部材231Bの上面は開放されており、この電磁遮蔽部材231Bの開口部を外壁部232Aの上面が閉塞している。
コイルユニット104は、一次共振コイル240と、図示されていない一次コイル230と、一次共振コイル240および一次コイル230が外周面に装着されたボビン228と、このボビン228内に配置され、一次共振コイル240に接続されたキャパシタ232と、一次共振コイル240および一次コイル230を冷却する冷却装置250とを備える。
さらに、コイルユニット104は、ボビン228を収容するコイル収容ケース260と、一次共振コイル240の温度を測定する測温部229と、測温部229からの出力に基づいて、冷却装置250の駆動を制御する温度調整制御部281とを含み、コイル収容ケース260の内周面と、ボビン228の外周面との間には、環状に延びる冷媒通路が形成されている。冷却装置250は、送風器251と、送風器251に接続され、冷媒通路内に冷媒を供給する供給管252と、冷媒が排出される排出管253とを含む。排出口255は、ボビン228に対して供給口254と反対側に配置されている。測温部229は、ボビン228の内周面のうち、排出口255と対向する部分に設けられている。
このため、冷媒によって一次共振コイル240が冷却される過程において、一次共振コイル240のうち、排出管253の近傍に位置する部分が最も温度が高くなり、測温部229は、当該温度を測定する。
このように、コイルユニット104においても、最も温度が高くなる部分の温度に基づいて、冷却装置250を駆動させている。
これにより、コイルユニット104においても、上記コイルユニット103と同様に、コイルユニット104の劣化を抑制することができると共に、不品点数の増加を抑制することができる。
図11は、本実施の形態に係るコイルユニット103の変形例を示す断面図である。この図11に示す例においては、供給口138と排出口139とは互いに対向するようには
配置されていない。また、測温部129は、ボビン128の内周面に設けられている一方で、排出口139の近傍に設けられていない。
この図11に示す例においては、予め、充電中であって、冷却装置131を駆動させた際ときにおける二次共振コイル110の温度分布を測定し、二次共振コイル110のうち、最も温度が熱くなる部分を特定する。
最も熱くなる部分の温度と、測温部129が検知する測定温度との相関関係を特定する。温度調整制御部181には、二次共振コイル110のうち、最も熱くなる部分の温度と、測温部129が検知する測定温度との相関関係に関するデータが格納されている。
温度調整制御部181は、測温部129が検知した温度に基づいて、二次共振コイル110のうち、最も熱くなる部位の温度を算出し、この算出された温度が設定温度T0を超えたときに、冷却装置131を駆動する。
この図11に示す例においては、測温部129の装着位置が限定されず、測温部129の配線に引き回し等が簡易となる部分に測温部129を装着することができる。
図12は、コイルユニット103の第2変形例を示す断面図である。この図12に示す例においては、ボビン128の内周面に複数の測温部129を配置している。温度調整制御部181は、各測温部129が測定した測定温度のうち、最も高い測定温度に基づいて、冷却装置131の駆動を制御する。
図13は、コイルユニット103の第3変形例を示す断面図であり、図14は、図13に示すコイルユニット103の斜視図である。
図13および図14に示すように、コイルユニット103は、二次共振コイル110と、二次コイル120と、二次共振コイル110および二次コイル120が内周面に装着されたボビン128と、このボビン128内に配置された内筒部151とを備えている。
ボビン128の下端部と内筒部151の下端部との間の隙間は、閉塞板155によって閉塞されている。ボビン128の上端部と内筒部151の上端部との間の隙間は、閉塞板156によって覆われている。
そして、内筒部151、ボビン128、閉塞板155、および閉塞板156によって、ボビン128内に冷媒通路152が規定されている。
閉塞板156には、冷媒供給管153および冷媒排出管154が接続されている。内筒部151およびボビン128は、仮想中心線を中心とする円筒形状とされており、冷媒供給管153と冷媒排出管154とは、上記仮想中心線を挟んで反対側に配置されている。
測温部129は、ボビン128の外周面であって、冷媒排出管154の排出口近傍に装着されている。さらに、二次共振コイル110と測温部129とは、ボビン128の径方向に配列している。
電力を受け渡しの過程において、二次共振コイル110を冷却すると、二次共振コイル110のうち、冷媒排出管154の近傍に位置する部分の温度が最も高くなる。
測温部129は、上記のように冷媒排出管154の近傍であって、二次共振コイル110に対して径方向外側に配置されているため、二次共振コイル110のうち最も温度が高
くなる部位の温度を測定することができる。
このため、この図13および図14に示す例においても、上記図5等に示す例と同様の作用・効果を得ることができる。
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での0および範囲にかぎられない。
本発明は、コイルユニット、非接触電力受電装置、非接触電力送電装置、および車両に適用することができ、特に、電磁場の共鳴により電力を受電または送電の少なくとも一方が可能とされたコイルユニット等に好適である。
100 車両、101 非接触電力受電装置、103,104 コイルユニット、110 二次共振コイル、111 キャパシタ、112,221 共鳴器、115,116 開口部、117,118 バスバ、120 二次コイル、122,231 シールド、127,251 送風器、128,228 ボビン、129,229 測温部、130 整流器、131,250 冷却装置、132,260 コイル収容ケース、133,252
供給管、134,253 排出管、138,254 供給口、139,255 排出口、140 コンバータ、150 蓄電装置、151 内筒部、152 冷媒通路、153
冷媒供給管、154 冷媒排出管、155,156 閉塞板、170 モータ、181,281 温度調整制御部、200 非接触電力送電装置、210 交流電源、220 高周波電力ドライバ、230 一次コイル、240 一次共振コイル、310 高周波電源、320 一次コイル、330 一次共振コイル、340 二次共振コイル、350 二次コイル、360 負荷。

Claims (9)

  1. 外部に設けられた第1自己共振コイルとの間で、電磁場の共鳴により電力の送電および受電の少なくとも一方が可能な第2自己共振コイルと、
    前記第2自己共振コイルを冷却する冷却装置と、
    前記第2自己共振コイルの温度を測定する測温部と、
    前記測温部の測定温度に基づいて、前記冷却装置の駆動を制御する制御部と、
    を備えた、コイルユニット。
  2. 前記第2自己共振コイルを収容するコイル収容ケースをさらに備え、
    前記冷却装置は、前記コイル収容ケースに冷媒を供給する供給管と、前記コイル収容ケース内の冷媒を排出する排出管とを含み、
    前記測温部は、前記第2自己共振コイルのうち、前記コイル収容ケースに形成された前記排出管の排出口の近傍に位置する部分の温度を測定する、請求項1に記載のコイルユニット。
  3. 前記コイル収容ケース内に配置されると共に、前記第2自己共振コイルが外周面に装着されるボビンをさらに備え、
    前記ボビンと前記コイル収容ケースとの間に前記冷媒が流通する冷媒通路が形成され、
    前記排出口は、前記冷媒通路に形成され、
    前記供給管の供給口は、前記冷媒通路に形成され、
    前記排出口は、前記ボビンに対して、前記供給口と反対側に配置された、請求項2に記載のコイルユニット。
  4. 前記測温部は、前記ボビンの内周面に装着された、請求項3に記載のコイルユニット。
  5. 前記制御部は、前記測温部の測定温度が所定の設定温度よりも高くなると、前記冷却装置を駆動する、請求項1から請求項4のいずれかに記載のコイルユニット。
  6. 前記冷却装置は、冷媒を前記第2自己共振コイルに向けて供給する冷媒供給装置を含み、
    前記制御部は、前記測定温度と前記設定温度との差が大きくなるにつれて、前記冷媒供給装置が供給する冷媒の供給量を増加させるように、前記冷媒供給装置の駆動を制御する、請求項5に記載のコイルユニット。
  7. 請求項1から請求項6のいずれかに記載されたコイルユニットを含み、車両に搭載された充電器を充電可能とされた、非接触電力受電装置。
  8. 請求項7に記載の非接触電力受電装置と、前記充電器とを備えた、車両。
  9. 請求項1から請求項6のいずれかに記載されたコイルユニットを含み、車両の外部の外部電源に接続された、非接触電力送電装置。
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