JP2014117058A

JP2014117058A - 給電装置

Info

Publication number: JP2014117058A
Application number: JP2012268963A
Authority: JP
Inventors: Nariyuki Yoshida; 成幸吉田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2014-06-26
Anticipated expiration: 2032-12-10
Also published as: JP6003602B2

Abstract

【課題】地上側の給電装置において、車両前後方向における位置合わせ精度を確保する。
【解決手段】筐体は、開閉可能なフロントカバーを介して送電パッド１２５を出入り自在に格納しており、充電時に車両を駐車させる駐車スペースに対して車両前後方向の外側に配設されている。また、給電装置は、送電パッド１２５を駐車スペースの面方向に沿って車両前後方向にスライド移動させるスライド機構と、送電パッド１２５を上下方向に昇降させるアーム機構と、を有している。そして、受電コイルに送電コイルを対峙させる場合には、スライド駆動部１７０により送電パッド１２５を車両の下方位置へと導くとともに、アーム機構により送電パッド１２５を上昇させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両との間でワイヤレスで電力の授受を行う地上側の給電装置に関する。

従来より、一対のコイルの磁気的結合によって非接触で電力の供給を行う非接触給電システムが知られている。この非接触給電システムは、例えば電気自動車といった電動車両への適用が進められており、給電スタンドなどの駐車スペースには交流電源に接続する一方のコイルが設置され、電動車両にはバッテリに接続する他方のコイルが設置されている。そして、駐車スペース側のコイルを一次コイル、電動車両側のコイルを二次コイルとして利用することにより、一対のコイルの磁気的結合により、駐車スペース側の交流電源から車両側のバッテリへと電力を供給することができる。

ところで、このような非接触給電システムにおいて、一次コイルを備える地上側の給電装置は、屋外に設置されることから種々の要求を満足する必要がある。例えば、給電効率の向上を図るためには、一次コイルと二次コイルとの位置合わせを精度よく行う必要がある。また、地上側の一次コイルを駐車スペース内に配置する場合には、駐車スペース内での存在が邪魔となるばかりか、車両の踏みつけ等の外部衝撃や、保安要件を考慮する必要がある。また、異物などが存在する場合には、充電時において発熱等の問題が懸念される。

例えば特許文献１において、地上側の給電装置はケースで覆われ、ケース内には移動装置が収納されている。移動装置はアームによって保持される地上側カプラを左右方向及び上下方向に移動させたり、当該アームを回動させたりすることができる。

特開平９−１７６６６号公報

特許文献１に開示された手法によれば、車両の左右方向及び上下方向の位置を合わせることはできるものの、駐車位置や車種の違いによって車両前後方向における位置精度が悪化するという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、地上側の給電装置において、車両前後方向における位置合わせ精度を確保しつつ、屋外設置に起因する種々の要件を満足することである。

かかる課題を解決するために、本発明は、筐体を充電時に車両を駐車させる駐車スペースに対して車両前後方向の外側に配設されるとともに、開閉可能な蓋部を介してコイルユニットを出入り自在に格納する。そして、第２のコイルに第１のコイルを対峙させる場合には、スライド機構によりコイルユニットを車両の下方位置へと導くとともに、アーム機構によりコイルユニットを上昇させる。

本発明によれば、駐車スペースに対して車両前後方向の外側に筐体を配置して、コイル
ユニットを出入り自在に格納しているので、屋外設置に起因する種々の要件を満足することができる。また、スライド機構を備えることで、車両前後方向における位置合わせを精度よく行うことができる。

非接触給電システムの構成を模式的に示すブロック図送電コイル装置の外観を模式的に示す斜視図送電コイル装置の構成を模式的に示す分解斜視図パッド昇降部の構成を模式的に示す斜視図ロック機構の動作を示す説明図送電パッドの格納状態を示す説明図送電パッドの格納状態を示す説明図回動アームの回動動作の説明図回動アームの回動動作の説明図

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る非接触給電システムの構成を模式的に示すブロック図である。非接触給電システムは、地上側の給電装置１００と、車両側ユニットを含む車両２００とを備え、給電装置１００から非接触で電力を供給し、車両２００に設けられるバッテリ２８を充電するシステムである。

給電装置１００は、車両２００の駐車スペースを備える充電スタンドなどに設置されており、車両２００に対して電力を供給する。この給電装置１００は、電力制御部１１と、送電コイル装置１２と、無線通信部１４と、制御部１５とを主体に構成されている。

電力制御部１１は、交流電源３００から送電される交流電力を、高周波の交流電力に変換し、送電コイル（送電コイル装置１２）に送電するための回路である。この電力制御部１１は、整流部１１１と、ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路１１２と、インバー
タ１１３と、センサ１１４とを備えている。

整流部１１１は、交流電源３００に電気的に接続され、交流電源からの出力交流電流を整流する。ＰＦＣ回路１１２は、整流部１１１からの出力波形を整形することで力率を改善するための回路であり、整流部１１１とインバータ１１３との間に接続されている。インバータ１１３は、平滑コンデンサやＩＧＢＴ等のスイッチング素子、ＰＷＭ制御回路等を含む電力変換装置であり、制御部１５からの制御信号に基づいて、直流電流を高周波の交流電流に変換し、送電コイルに供給する。センサ１１４は、ＰＦＣ回路１１２とインバータ１１３との間に接続され、電流や電圧を検出する。

送電コイル装置１２は、車両２００側の受電コイル２２に対して非接触で電力を供給するための送電コイルを備えるユニットであり、送電コイルは金属等の導電体からなる導線を巻回して構成されている。この送電コイル装置１２は、車両２００を駐車する駐車スペースに配置されている。本実施形態では、駐車スペースへの駐車形態が後ろ向き駐車であることを前提に説明することとし、この送電コイル装置１２は、駐車スペースの外側であって車両後方側に配置されている。送電コイル装置１２の詳細については後述する。

無線通信部１４は、車両２００側に設けられた無線通信部２４と双方向に通信を行う。無線通信部１４と無線通信部２４との間の通信周波数には、インテリジェントキーなどの車両周辺機器で使用される周波数より高い周波数が設定されているため、無線通信部１４と無線通信部２４との間で通信を行っても、車両周辺機器は、当該通信による干渉を受け
にくい。無線通信部１４及び無線通信部２４との間の通信には、例えば各種の無線ＬＡＮ方式が用いられ、遠距離に適した通信方式が用いられている。

制御部１５は、給電装置１００を総括的に制御する機能を担っている。例えば、制御部１５は、電力制御部１１、送電コイル装置１２及び無線通信部１４を制御する。制御部１５は、無線通信部１４と無線通信部２４との間の通信により、電力供給を開始する旨の制御信号を車両２００側に送信したり、車両２００側からの電力を受給したい旨の制御信号を受信したりする。制御部１５は、センサ１１４の検出電流に基づいて、インバータ１１３のスイッチング制御を行い、送電コイルから供給される電力を制御する。この制御部１５としては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを用いることができる。

また、本実施形態との関係において、制御部１５は、充電動作時には、送電コイル装置１２を制御して、送電コイルを車両２００側の受電コイル２２と対峙するように移動させたり、充電動作の終了に伴い、送電コイル装置１２を制御して、送電コイルを受電コイル２２から離間させたりする。

車両２００は、受電コイル２２と、無線通信部２４と、充電制御部２５と、整流部２６と、リレー部２７と、バッテリ２８と、インバータ２９と、モータ３０と、通知部３２とを備えている。

受電コイル２２は、給電装置１００側の送電コイルから非接触で電力を受けるためのコイルであり、金属等の導電体からなる導線を巻回して構成されている。この受電コイル２２は、例えば、車両２００の底面（シャシ）等で後方の車輪の間といった目的箇所に設けられている。この受電コイル２２の中央部には、送信部２３が設けられている。送信部２３は、送電コイル装置１２側に電磁波を送信する送信用のアンテナであり、例えば磁界アンテナ等が用いられる。

無線通信部２４は、給電装置１００側に設けられた無線通信部１４と、双方向に通信を行う。

整流部２６は、受電コイル２２に接続され、受電コイル２２で受電された交流電力を直流に整流する整流回路により構成されている。

リレー部２７は、充電制御部２５の制御によりオン及びオフが切り変わるリレースイッチを備えている。リレー部２７は、当該リレースイッチをオフにすることで、バッテリ２８側と、充電回路部側となる受電コイル２２及び整流部２６とを切り離すことできる。

バッテリ２８は、車両２００の電力源であり、例えば複数の二次電池を電気的に接続して構成されている。

インバータ２９は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子、ＰＷＭ制御回路等を含む電力変換装置であり、制御信号に基づいて、バッテリ２８から出力される直流電流を交流電流に変換し、当該交流電力をモータ３０に供給する。モータ３０は、例えば三相の交流電動機により構成され、車両２００を駆動させるための駆動源である。

通知部３２は、警告ランプ、ナビゲーションシステムのディスプレイ又はスピーカ等により構成され、車室内のインストルメントパネル等に配置されている。この通知部３２は、充電制御部２５による制御に基づいて、ユーザに対して光、画像又は音等を出力する。

充電制御部２５は、バッテリ２８の充電を制御する機能を担っている。例えば、充電制御部２５は、無線通信部２４及び通知部３２を制御する。充電制御部２５は、無線通信部２４及び無線通信部１４の通信により、電力供給を開始する旨の制御信号を給電装置１００側から受信したり、電力を受給したい旨の制御信号を車両２００側に送信したりする。

また、図示を省略しているが、充電制御部２５は、車両２００全体を制御するコントローラとＣＡＮ通信網で接続されている。当該コントローラは、インバータ２９のスイッチング制御や、バッテリ２８の充電状態（ＳＯＣ）を管理している。充電制御部２５は、コントローラから得られるバッテリ２８のＳＯＣに基づいて満充電を判断した場合に、充電を終了する旨の制御信号を給電装置１００側に送信する。

本実施形態に係る非接触給電システムでは、送電コイルと受電コイル２２との間で、電磁誘導作用により非接触状態で高周波電力の送電を行う。すなわち、送電コイルに電圧が加わると、送電コイルと受電コイル２２との間に磁気的な結合が生じ、送電コイルから受電コイル２２へ電力が供給される。

以下、本実施形態の特徴の一つである送電コイル装置１２について説明を行う。図２は、送電コイル装置１２の外観を模式的に示す斜視図である。図３は、送電コイル装置１２の構成を模式的に示す分解斜視図である。送電コイル装置１２は、筐体１２０と、送電パッド１２５と、パッド昇降部１３０と、ジョイントレール部１５０と、スライド駆動部１７０とで構成されている。

筐体１２０は、その内部に、送電パッド１２５と、パッド昇降部１３０と、ジョイントレール部１５０と、スライド駆動部１７０とを収容している。筐体１２０は、ドーム形状を備えており、上面部と、その周囲に延設されたフランジ状の側面部とで形成されている。駐車スペースと対峙する側面部１２２には開口１２３が形成されており、この開口１２３により、内部に収容する送電パッド１２５を出し入れすることができる。

送電パッド１２５は、図示しない送電コイルと、これを収容する筐体とを主体に構成されているユニット（コイルユニット）である。送電パッド１２５を収容する筐体は、磁気的な影響を考慮して、例えば樹脂材で形成されている。

また、送電パッド１２５の中央部には、受信部１２６（図８参照）が設けられている。受信部１２６は、送信部２３から送信された電磁波を受信するアンテナであり、例えば磁界アンテナ等が用いられる。さらに、送電パッド１２５には、送電パッド１２５の上面に存在する金属等の異物を検出する異物検出センサ（図示せず）、例えばコイルセンサが配設されている。

図４は、パッド昇降部１３０の構成を模式的に示す斜視図である。パッド昇降部１３０は、送電パッド１２５を受電コイル２２へと近接させるために、送電パッド１２５を上下方向に昇降させる機能を担っている。パッド昇降部１３０は、アーム機構１３２と、アーム基部１３６と、スライドレール１４０と、駆動アーム１４５とを備えている。

アーム機構１３２は、送電パッド１２５を支持するとともに、当該送電パッド１２５を昇降させるためのものである。このアーム機構１３２は、回動アーム１３３と、リンクアーム１３４と、ガスステイ１３５とを備えている。

回動アーム１３３は、その一端が送電パッド１２５の下面に配設されたブラケット１３７と回転自在に接続され、その他端がアーム基部１３６に配設されたブラケット１３８と
回転自在に接続されている。

リンクアーム１３４は、中間点において屈曲自在に構成されたアーム部材であり、その一端が送電パッド１２５側のブラケット１３７と回転自在に接続され、その他端がアーム基部１３６側のブラケット１３８と回転自在に接続されている。このリンクアーム１３４は、回動アーム１３３及び一対のブラケット１３７，１３８とともにリンク機構を構成し、ブラケット１３８における接続端（基端）を中心とする回動アーム１３３の回動動作をアシストする。

ガスステイ１３５は、内部に高圧ガスを作動油と共に封入しており、送電パッド１２５に対して上向き方向の付勢力を付与する付勢手段である。ガスステイ１３５は、送電パッド１２５とアーム基部１３６との間に設けられており、その一端を送電パッド１２５の下面に接続し、他端をアーム基部１３６に接続している。ガスステイ１３５は、ガス反力を通じて、送電パッド１２５の上昇と、上昇位置における送電パッド１２５の姿勢の保持とを行うことができる。

アーム基部１３６は、アーム機構１３２を支持する支持部材である。また、アーム基部１３６は、スライドレール１４０をアーム機構１３２に連結する部材としても機能する。アーム基部１３６は、ブラケット１３８を介してアーム機構１３２を支持し、このブラケット１３８には回動機構１３９が取り付けられている。回動機構１３９は、ブラケット１３８及びアーム機構１３２を左右方向に回動させることができる。

スライドレール１４０は、車両２００の前後方向に延在するレール部材であり、アーム基部１３６の左右両サイドに設けられている。このスライドレール１４０は、後述するジョイントレール部１５０にサポートされて車両２００の前後方向にスライドすることで、アーム機構１３２を車両２００の前後方向にスライド移動させる。

個々のスライドレール１４０の先端には、ストレート形状のフレーム１４１が前方に延出するように取り付けられている。このフレーム１４１には、前後方向移動をサポートするために、車輪１４２が回転自在に配設されている。また、フレーム１４１の前側には、フロントカバー１４３が配設されている。このフロントカバー１４３は、筐体１２０に設けられた開口１２３を開閉する蓋部として機能する。

駆動アーム１４５は、略Ｌ字形状に屈曲した一対の部材であり、その一端がアーム基部１３６に回転自在に接続され、その他端がスライド駆動部１７０に接続されている。駆動アーム１４５は、スライド駆動部１７０の動作に伴い前後方向に移動することにより、送電パッド１２５を含むアーム機構１３２を車両２００の前後方向にスライド移動させる。

ジョイントレール部１５０は、ジョイントレール１５１と、アームカバー１５３とを備えている。

ジョイントレール１５１は、スライドレール１４０と同様に車両２００の前後方向に延在するレール部材であり、スライドレール１４０の左右側方にそれぞれ配設されている。このジョイントレール１５１は、スライドレール１４０を内包した状態でこれを滑走可能に保持しており、スライドレール１４０に対して車両２００の前後方向のスライドを許容する。

ジョイントレール１５１には、図５（ａ）に示すように、ロック機構１５２が設けられている。ロック機構１５２によってロックがなされている状態では、ロック機構１５２とスライドレール１４０の係合部１４０ａとが係合し、これにより、ジョイントレール１５
１に対するスライドレール１４０のスライド動作が規制される。

また、ジョイントレール１５１は、後述するアウタレール１７５にサポートされて、車両２００の前後方向にスライド可能に構成されている。ジョイントレール１５１は、前述のロック状態において、ジョイントレール１５１自身が車両２００の前後方向にスライドすることで、スライドレール１４０及びこれに連結されたアーム機構１３２を車両２００の前後方向にスライド移動させる。

アームカバー１５３は、左右のジョイントレール１５１に跨がるように、個々のジョイントレール１５１に連結されている。このアームカバー１５３は、回動アーム１３３の後端領域、すなわち、回動アーム１３３の回動支点側に相当する端部領域を上方から覆うように設定されている。アームカバー１５３の内側領域には、回転可能に支持されたガイドホイール１５４（図６参照）が配設されており、このガイドホイール１５４は、回動アーム１３３を上方から押圧する力を作用させる。なお、ガイドホイール１５４は、自身が回転することで回動アーム１３３の前後方向のスライド移動を許容することができる。

スライド駆動部１７０は、車両２００の前後方向に送電パッド１２５をスライド移動させる機能を担っている。このスライド駆動部１７０は、ベースプレート１７１と、ワイヤガイド１７２と、スライダ１７３と、アウタレール１７５とを備えている。

ベースプレート１７１は、地面に固定して配置される基部であり、その上部に、ワイヤガイド１７２と、アウタレール１７５とを固定的に配設している。また、このベースプレート１７１は、筐体１２１の下面部としての役割も担っている。

ワイヤガイド１７２は、多角形状の筒状部材で構成されており、全体的には、車両２００と対峙する前方側が開放された略Ｕ字形状を備えている。このワイヤガイド１７２には、所定の溝１７２ａがその形状に沿って形成されており、当該溝内には、当該一対の駆動ワイヤ（図示せず）が配設されている。

スライダ１７３は、駆動アーム１４５の数に対応して一対用意されている。個々のスライダ１７３は、前述のワイヤガイド１７２の溝１７２ａに配設されており、当該溝１７２ａに沿って滑走可能に挟持されている。スライダ１７３は、その上端部がワイヤガイド１７２の上方に突出されており、当該上端部には、駆動アーム１４５の他端が回転自在に接続される。

また、個々のスライダ１７３は、ワイヤガイド１７２の溝１７２ａ内に配設された駆動ワイヤと接続されている。個々の駆動ワイヤは、図示しない駆動機構を通じて、引き込み又は送り出し可能に構成されており、一対のスライダ１７３は、駆動ワイヤの動作に応じて、同期した状態でワイヤガイド１７２に沿ってスライド移動する。

アウタレール１７５は、ジョイントレール１５１又はスライドレール１４０と同様に車両２００の前後方向に延在するレール部材であり、ワイヤガイド１７２の平行部位の左右側方にそれぞれ配設されている。このアウタレール１７５は、ジョイントレール１５１を内包した状態でこれを滑走可能に保持しており、ジョイントレール１５１に対して車両２００の前後方向のスライドを許容する。

このような構成の送電コイル装置１２において、以下、充電動作に伴う一連の動作について説明する。まず、給電装置１００の制御部１５は、図６，７に示すように、送電パッド１２５を筐体１２０内に格納した状態に制御している。ここで、駐車スペースへの車両２００の駐車が完了すると、制御部１５は、車両２００側からの電力を需給したい旨の制
御信号を受信する。かかる制御信号の受信に応答して、制御部１５は、送電パッド１２５を筐体１２０の外部へと送り出し、これを車両２００側の受電コイル２２と対峙するように近接させる。

具体的には、スライド駆動部１７０のスライダ１７３が初期位置に存在する場合、アーム機構１３２は、筐体１２０内に収容されており、その前後方向の可動範囲のうち最も後方位置（ホームポジション）に存在する。また、アーム機構１３２は、その上下方向の可動範囲のうち最も下方位置（ホームポジション）に存在している。制御部１５がスライド駆動部１７０に対して送電パッド１２５を含むアーム機構１３２の前方へのスライド移動を指示する制御信号を出力すると、図示しない駆動手段が動作し、これにより、駆動ワイヤを動作させる。駆動ワイヤの動作によりスライダ１７３が初期位置から前方へと押し出されると、スライダ１７３はワイヤガイド１７２（溝１７２ａ）に沿って移動する。

スライダ１７３の移動にともない駆動アーム１４５も前方へと押し出されるため、駆動アーム１４５が接続するアーム機構１３２も前方へと移動する。ここで、アーム機構１３２がホームポジションに存在する場合、アーム機構１３２の側方に設けられたスライドレール１４０とジョイントレール１５１とはロック機構１５２によってロック状態が形成されている。一方、ジョイントレール１５１は、アウタレール１７５によって車両２００の前後方向の移動が許容されている。これにより、アーム機構１３２は、ジョイントレール１５１を含むジョイントレール部１５０を伴って前方へとスライド移動する。

図５（ｂ）に示すように、アーム機構１３２が所定位置まで移動すると、ジョイントレール１５１とスライドレール１４０とをロックしているロック機構１５２の係合状態が機械的に解除される。また、ロック機構１５２によるジョイントレール１５１とスライドレール１４０との係合状態の解除は、ジョイントレール１５１の溝１５１ａとアウタレール１７５の溝１７５ａとを係合状態に設定する。これにより、スライドレール１４０は、ジョイントレール１５１に沿ってスライド移動が許容される一方、ジョイントレール１５１は、アウタレール１７５に対するスライド移動が規制される。したがって、このタイミング以降は、スライドレール１４０を含むアーム機構１３２のみが前方へと移動する。

図８，９は、アーム機構１３２の上昇動作の説明図である。駆動アーム１４５がさらに前方へ移動すると、アーム機構１３２もこれに伴って前方へと移動する。この際、アーム機構１３２の後端領域が、アームカバー１５３から抜け出ると、回動アーム１３３に対するガイドホイール１５４による押圧力が開放される。このため、ガスステイ１３５のガス反力を受けて回動アーム１３３が上方へと回動し、送電パッド１２５が上昇する。送電パッドが所定の高さＨＬに到達すると、ストッパー１４６による機械的な制約を受けるため回動アーム１３３の回動動作が制限される。高さＨＬは、回動アーム１３３に形成されたスロット形状に応じて設定することができ、車両２００側に搭載される受電コイル２２の最小高さに応じて設定される。

制御部１５は、アーム機構１３２を前方に移動させるとともにアーム機構１３２を左右方向に回動させながら、送電パッド１２５を受電パッド２２ａ（受電コイル２２を収容して車両２００の底部に搭載される筐体）に最も接近する位置まで移動させる。具体的には、制御部１５は、アーム機構１３２をスライド移動させながら、送信部２３から送信される電磁波を受信し、その信号強度の強弱を測定する。そして、制御部１５は、測定結果に基づいて、送電パッド１２５が受電パッド２２ａに接近しているかを確認しながら、受電コイル２２に最接近する位置までアーム機構１３２のスライド移動を実施する。つぎに、制御部１５は、アーム機構１３２を左右方向に回動させながら、送信機２３から送信される電磁波を受信し、その信号強度の強弱を測定する。そして、制御部１５は、送電パッド１２５が受電パッド２２ａに接近しているかを確認しながら、受電コイル２２に最接近す
る位置までアーム機構１３２の左右方向の回動を実施する。

図９に示すように、送電パッド１２５が高さＨＬの状態で受電パッド２２ａに最接近したら、制御部１５は、アクチュエータ（図示せず）を通じてストッパー１４６による規制を解放する。これにより、ガスステイ１３５のガス反力を受けて回動アーム１３３が上方へと回動し、受電パッド２２ａと接触する高さまで送電パッド１２５が上昇する。ここで、送電パッド１２５と受電パッド２２ａとの絶対距離が減少すると、受信器１２６で受信する送信器２３から送信される電磁波は増大する。送電パッド１２５が受電パッド２２ａと接触することで、送電パッド１２５と受電パッド２２ａとの間の距離が一定になると、受信器１２６で受信する信号強度も安定するので、制御部１５は、その状態をもって送電パッド１２５が受電パッド２２ａに接触したと判断してもよい。

なお、高さＨＬから送電パッド１２５を上昇させる場合、回動アーム１３３の回動にともない、送電パッド１２５は受電パッド２２ａよりも後方へと後退することとなる（位置Ｐ２）。このため、送電パッド１２５が受電パッド２２ａに接触した状態で、アーム機構１３２を前方へとスライド移動させることで、送電パッド１２５の中心位置と、受電パッド２２ａの中心位置との位置合わせを行うことができる。制御部１５は、アーム機構１３２をスライド移動させながら、送信機２３から送信される電磁波を受信し、その信号強度の強弱を測定する。そして、制御部１５は、測定結果に基づいて、送電パッド１２５が受電パッド２２ａに接近しているかを確認しながら、受電コイル２２に最接近する位置までアーム機構１３２のスライド移動を実施する。ここで、高さＨＭは、アーム機構１３２による送電パッド１２５の最も上昇した位置を示す。

制御部１５は、このような準備が整った状態で、充電動作を実行する。充電動作に先駈けて検知センサにより異物検出動作を行う場合には、制御部１５はアーム機構１３２を回動させて送電パッド１２５を左右方向に揺動させることが好ましい。これにより、送電パッド１２５を静止させたまま異物検出を行う場合と比較して、異物に対する反応が顕著に表れることとなるので、異物の検出精度を上げることができる。

一方、充電を終了する場合、あるいは、車両２００が移動させられた場合、制御部１５は、送電パッド１２５を受電パッド２２ａから離間させるとともに、送電パッド１２５を筐体１２０内へと格納する。

具体的には、送電パッド１２５が受電パッド２２ａと接触する位置に存在する場合、スライド駆動部１７０のスライダ１７３もワイヤガイド１７２の前方位置に存在する。制御部１５がスライド駆動部１７０に対して送電パッド１２５を含むアーム機構１３２の後方へのスライド移動を指示する制御信号を出力すると、図示しない駆動機構が動作し、これにより、駆動ワイヤを動作させる。駆動ワイヤの動作によりスライダ１７３が後方へと引き込まれると、このスライダ１７３はワイヤガイド１７２（溝１７２ａ）に沿って移動する。制御部１５は、スライダ１７３が初期位置に復帰するまで、スライド駆動部１７０の動作を継続する。

スライダ１７３の移動にともない駆動アーム１４５も後方へと引き戻されると、駆動アーム１４５が接続するアーム機構１３２も後方へと移動する。そして、スライダ１７３が初期位置に戻るまでの過程において、前述した上昇動作とは逆の手順をたどることとなる。

例えば、アーム機構１３２が後方へとスライド移動すると、回動アーム１３３の後端部がジョイントレール部１５０のアームカバー１５３内に進入する。アームカバー１５３への進入が進むと、アッパーガイドホイール１５４によって回動アーム１３３が押さえつけ
られるため、回動アーム１３３が下方へと回動し、送電パッド１２５が下降する。アーム機構１３２の後端部がアームカバー１５３に完全に進入すると、アーム機構１３２は最下方位置（ホームポジション）へと復帰する。

また、図３に示すように、アームカバー１５３の左右側方の内側には、サイドガイドホイール１５５が回転自在に配置されている。送電パッド１２５の位置合わせに伴い、アーム機構１３２を左右方向に回動させた場合には、アーム機構１３２は、左右方向に所定角度だけオフセットした状態を保持している。この場合、アーム機構１３２は、後方へのスライド移動にともない、サイドガイドホイール１５５によりその姿勢が矯正され、前後方向に揃うように設定される。これにより、アーム機構１３２のホームポジションへの復帰動作をスムーズに実現することとしている。

つぎに、ロック機構１５２によるジョイントレール１５１とアウタレール１７５とのロック状態が解除されると、このロック機構１５２はジョイントレール１５１とスライドレール１４０とをロック状態に設定する。これにより、アーム機構１３２は、ジョイントレール１５１を含むジョイントレール部１５０を伴って前方へとスライド移動し、最終的に、アーム機構１３２は前後方向におけるホームポジションへと復帰する。

その際、スライドレール１４０の前側部のフロントカバー１４３は、筐体１２０の開口１２３に、フロントカバー１４３の周縁部に配置されたシール部材（図示せず）を挟んで密着することで、内部部品を保護する。この場合、スライダ１７３をワイヤガイド１７２の曲げ部を通過するように配置することで、駆動ワイヤ１７４の引き込みスピードは減速することとなる。これにより、フロントカバー１４３の引き込み力を増幅し、シール部材を高い密着力で挟み込み、これにより、シール性能の向上を図ることができる。

このように本実施形態に係る地上側の給電装置１００において、筐体１２０は、開閉可能なフロントカバー１４３を介して送電パッド１２５を出入り自在に格納しており、充電時に車両を駐車させる駐車スペースに対して車両前後方向の外側に配設されている。また、給電装置１００は、送電パッド１２５を駐車スペースの面方向に沿って車両前後方向にスライド移動させるスライド機構と、送電パッド１２５を上下方向に昇降させるアーム機構１３２と、を有している。そして、受電コイル２２に送電コイルを対峙させる場合には、スライド駆動部１７０により送電パッド１２５を車両２００の下方位置へと導くとともに、アーム機構１３２により送電パッド１２５を上昇させる。

かかる構成によれば、送電パッド１２５を駐車スペースの面方向に沿って車両前後方向にスライド移動させることができるので、コイル同士の車両前後方向における位置合わせを精度よく行うことができる。

また、地上側の送電コイルを駐車スペースの外部に配置することができるので、駐車スペース内での存在が邪魔となったり、車両２００によって踏みつけられるといった外部衝撃から保護したりすることができる。また、送電パッド１２５を筐体１２０内に格納しておくことができるので、不必要な場面において送電パッド１２５が外部に曝されることで、異物による影響を抑制することができる。

ここで、本実施形態において、スライド機構は、送電パッド１２５に連結されたアーム機構１３２を支持する支持部材であるアーム基部１３６及びスライドレール１４０と、この支持部材をスライド可能に支持させるレール部材であるジョイントレール１５１及びアウタレール１７５と、を有している。かかる構成によれば、レール部材同士のスライド動作を通じて、アーム機構１３２のスライド移動を可能とすることができる。

また、本実施形態において、アーム機構１３２は、送電パッド１２５を支持する回動アーム１３３と、送電パッド１２５に対して上向き方向の付勢力（ガス反力）を付与するガスステイ（付勢手段）１３５と、回動アーム１３３を基端側を中心に回動させるリンクアーム１３４と、を有している。ここで、アーム機構１３２は、スライド機構によりアーム機構１３２が筐体１２０外へとスライド移動することで回動アーム１３３の回動規制が解除されて、回動アームの回動が許容されることとなる。かかる構成によれば、ガスステイ１３５のガス反力を通じて単純な構成にて、送電パッド１２５を適切なタイミングで上昇させることを可能としている。また、上下方向の位置合わせを受電パッド２２ａとの接触させることで行うことができる。

また、本実施形態において、給電装置１００は、送電パッド１２５を左右方向へと揺動させる回動機構１３９をさらに有している。かかる構成によれば、車両左右方向における位置合わせを適切に行うことができる。

また、本実施形態において、回動機構１３９は、検出センサにより送電パッド１２５の表面に存在する異物を検出する場合に、送電パッド１２５を左右方向に揺動させることとしている。かかる構成によれば、送電パッド１２５を静止させたまま異物検出を行う場合と比較して、異物に対する反応が顕著に表れることとなるので、異物の検出精度を上げることができる。

また、非接触給電システムの車両２００側のユニットは電気自動車に搭載されるが、ハイブリッド車両等の車両でもよい。

以上、本発明に係る地上側の給電装置を含む非接触給電システムについて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その発明の範囲内において種々の変形が可能であることはいうまでもない。

１００給電装置
１１電力制御部
１２送電コイル装置
１２０筐体
１２５送電パッド
１３０パッド昇降部
１３２アーム機構
１３３回動アーム
１３４リンクアーム
１３５ガスステイ
１３６アーム基部
１４０スライドレール
１４５駆動アーム
１５０ジョイントレール部
１５１ジョイントレール
１５３アームカバー
１７０スライド駆動部
１７１ベースプレート
１７２ワイヤガイド
１７３スライダ
１７５アウタレール
１５制御部
２００車両
２２受電コイル
２２ａ受電パッド

Claims

車両との間でワイヤレスで電力の授受を行う地上側の給電装置において、
磁気的結合により、車両に搭載された第２のコイルとの間で非接触で電力の授受を行う第１のコイルを備えるコイルユニットと、
充電時に車両を駐車させる駐車スペースに対して車両前後方向の外側に配設されるとともに、開閉可能な蓋部を介して前記コイルユニットを出入り自在に格納する筐体と、
前記コイルユニットを駐車スペースの面方向に沿って車両前後方向にスライド移動させるスライド機構と
コイルユニットを上下方向に昇降させるアーム機構と、を有し
前記第２のコイルに前記第１のコイルを対峙させる場合には、前記スライド機構により前記コイルユニットを前記車両の下方位置へと導くとともに、前記アーム機構により前記コイルユニットを上昇させることを特徴とする給電装置。
前記スライド機構は、
前記コイルユニットに連結された前記アーム機構を支持する支持部材と、
前記支持部材をスライド可能に支持させるレール部材と、
を有することを特徴とする請求項１に記載された給電装置。
前記アーム機構は、
前記コイルユニットを支持する回動アームと、
前記コイルユニットに対して上向き方向の付勢力を付与する付勢手段と、
前記回動アームを基端側を中心に回動させるリンクアームと、を有し、
前記スライド機構により前記アーム機構が前記筐体外へとスライド移動することで前記回動アームの回動規制が解除されて、前記回動アームの回動が許容されることを特徴とする請求項１又は２に記載された給電装置。
前記コイルユニットを前記スライド機構によるスライド方向と直交する左右方向へと揺動させる回動機構をさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載された給電装置。
前記回動機構は、検出センサにより前記コイルユニットの表面に存在する異物を検出する場合に、前記コイルユニットを左右方向に揺動させることを特徴とする請求項４に記載された給電装置。