JP2015046547A - 受電装置、送電装置、および電力伝送システム - Google Patents
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Abstract
【課題】非接触で電力を伝送するための受電装置、送電装置、および電力伝送システムにおいて、装置の体格低減を図るとともに電力伝送時に発生する電磁界の電気機器への影響を抑制する。【解決手段】受電装置のコイル部110は、送電装置から出力される電力を非接触で受電するためのコイル114と、コイル114が巻回されるコア113とを備える。コア113は、板状の第1コア111と、第1コア111と間隔を空けて対向するように配置される板状の第2コア112とを含む。コイル114は、第1コア111および第2コア112に跨がるように、第1コア111および第2コア112の周囲に巻回される。【選択図】図4
Description
この発明は、受電装置、送電装置、および電力伝送システムに関し、特に、送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する電力伝送システム、ならびにそれに用いられる受電装置および送電装置に関する。
特開2013−121258号公報は、非接触で電力を伝送する非接触電力伝送装置を開示する。この非接触電力伝送装置は、送電器と、受電器とを備える。送電器および受電器の各々は、板状に形成されたフェライトコアと、板状フェライトコアに螺旋状に巻回されたコイルと、コイルに並列に接続されたキャパシタ(コンデンサ)とを含む(特許文献1参照)。
コアおよびコイルから成るコイルユニットの近傍には、コイルに電気的に接続されるキャパシタその他の機器(たとえば冷却器や整流器、フィルター等)が配設され得る。これらの機器をコイルユニットの周囲に配置すると、送電器および受電器の体格が大きくなる。また、コイルユニットの周囲に配設される電気機器に対しては、電力伝送時に発生する高強度の電磁界が悪影響を及ぼす可能性がある。
それゆえに、この発明の目的は、非接触で電力を伝送するための受電装置、送電装置、および電力伝送システムにおいて、装置の体格低減を図るとともに電力伝送時に発生する電磁界の電気機器への影響を抑制することである。
この発明によれば、受電装置は、送電装置から出力される電力を非接触で受電するためのコイルと、コイルが巻回されるコアとを備える。コアは、板状の第1コア部と、第1コア部と間隔を空けて対向するように配置される板状の第2コア部とを含む。コイルは、第1コア部および第2コア部に跨がるように第1コア部および第2コア部の周囲に巻回される。
好ましくは、受電装置は、第1コア部と第2コア部との間の空間に配置される機器をさらに備える。
さらに好ましくは、機器は、コイルに電気的に接続された電気機器である。
好ましくは、第1コア部と第2コア部との間の間隔は、第1コア部の厚みと第2コア部の厚みとの合計値以上である。
好ましくは、第1コア部と第2コア部との間の間隔は、第1コア部の厚みと第2コア部の厚みとの合計値以上である。
好ましくは、受電装置は、コイルおよびコアを収容する筐体と、筐体内に設けられる複数の機器とをさらに備える。複数の機器の全ては、第1コア部と第2コア部との間の空間に配置される。
好ましくは、第1コア部および第2コア部の各々は、互いに別部材として構成される板状部材である。
また、好ましくは、コアは、角筒状に形成される。第1コア部および第2コア部は、角筒状に形成されたコアの互いに対向する壁部である。
また、この発明によれば、送電装置は、受電装置へ非接触で送電するためのコイルと、コイルが巻回されるコアとを備える。コアは、板状の第1コア部と、第1コア部と間隔を空けて対向するように配置される板状の第2コア部とを含む。コイルは、第1コア部および第2コア部に跨がるように第1コア部および第2コア部の周囲に巻回される。
好ましくは、送電装置は、第1コア部と第2コア部との間の空間に配置される機器をさらに備える。
さらに好ましくは、機器は、コイルに電気的に接続された電気機器である。
好ましくは、第1コア部と第2コア部との間の間隔は、第1コア部の厚みと第2コア部の厚みとの合計値以上である。
好ましくは、第1コア部と第2コア部との間の間隔は、第1コア部の厚みと第2コア部の厚みとの合計値以上である。
好ましくは、送電装置は、コイルおよびコアを収容する筐体と、筐体内に設けられる複数の機器とをさらに備える。複数の機器の全ては、第1コア部と第2コア部との間の空間に配置される。
好ましくは、第1コア部および第2コア部の各々は、互いに別部材として構成される板状部材である。
また、好ましくは、コアは、角筒状に形成される。第1コア部および第2コア部は、角筒状に形成されたコアの互いに対向する壁部である。
また、この発明によれば、電力伝送システムは、送電装置と、受電装置とを備える。送電装置は、受電装置へ非接触で送電するための第1のコイルと、第1のコイルが巻回される第1のコアとを含む。受電装置は、送電装置から出力される電力を非接触で受電するための第2のコイルと、第2のコイルが巻回される第2のコアとを含む。第1および第2のコアの各々は、板状の第1コア部と、第1コア部と間隔を空けて対向するように配置される板状の第2コア部とを含む。第1および第2のコイルの各々は、第1コア部および第2コア部に跨がるように第1コア部および第2コア部の周囲に巻回される。
この発明においては、間隔を空けて互いに対向する板状の第1コア部および第2コア部に跨がるように第1コア部および第2コア部の周囲にコイルが巻回されることにより、第1コア部と第2コア部との間の空間に低電磁界の領域が形成される。そこで、第1コア部と第2コア部との間の空間にキャパシタその他の機器を収容することができる。したがって、この発明によれば、装置の体格低減を図るとともに、電力伝送時に発生する電磁界の電気機器への影響を抑制することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
[実施の形態1]
(電力伝送システムの構成)
図1は、この発明の実施の形態1による電力伝送システムの全体構成図である。図1を参照して、この電力伝送システムは、車両10と、送電装置20とを備える。車両10は、受電部100と、整流回路200と、蓄電装置300と、動力生成装置400と、車両ECU(Electronic Control Unit)500とを含む。
(電力伝送システムの構成)
図1は、この発明の実施の形態1による電力伝送システムの全体構成図である。図1を参照して、この電力伝送システムは、車両10と、送電装置20とを備える。車両10は、受電部100と、整流回路200と、蓄電装置300と、動力生成装置400と、車両ECU(Electronic Control Unit)500とを含む。
受電部100は、送電装置20の送電部700(後述)から出力される電力(交流)を非接触で受電するためのコイルを含む。受電部100は、受電した電力を整流回路200へ出力する。この実施の形態1では、送電装置20が地表または地中に設けられるものとし、受電部100は、車体前方よりの車体下部に設けられるものとする。なお、図2の車両平面図に示されるように、受電部100は、車体の左右方向につき略中央に設けられる(図2において線Cは車体の中心線を示す。)。
なお、受電部100の配置箇所はこれに限定されるものではない。たとえば、車体後方よりの車体下部に設けてもよいし、仮に送電装置20が車両上方に設けられる場合には、受電部100を車体上部に設けてもよい。受電部100の詳細な構成については、後ほど説明する。
再び図1を参照して、整流回路200は、受電部100によって受電された交流電力を整流して蓄電装置300へ出力する。図1には示されていないが、受電部100と整流回路200との間には、フィルタが設けられている。なお、フィルタは、必須の構成ではなく、必要に応じて設けられるものである。
蓄電装置300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によって構成される。蓄電装置300の電圧は、たとえば200V程度である。蓄電装置300は、整流回路200から出力される電力を蓄えるほか、動力生成装置400によって発電される電力も蓄える。そして、蓄電装置300は、その蓄えられた電力を動力生成装置400へ供給する。なお、蓄電装置300として大容量のキャパシタも採用可能である。特に図示しないが、整流回路200と蓄電装置300との間に、整流回路200の出力電圧を調整するDC−DCコンバータを設けてもよい。
動力生成装置400は、蓄電装置300に蓄えられる電力を用いて車両10の走行駆動力を発生する。特に図示しないが、動力生成装置400は、たとえば、蓄電装置300から電力を受けるインバータ、インバータによって駆動されるモータ、モータによって駆動される駆動輪等を含む。なお、動力生成装置400は、蓄電装置300を充電するための発電機と、その発電機を駆動可能なエンジンとを含んでもよい。
車両ECU500は、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置、入出力バッファ等を含み(いずれも図示せず)、各種センサからの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両10における各機器の制御を行なう。一例として、車両ECU500は、車両10の走行制御や、蓄電装置300の充電制御を実行する。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
送電装置20は、電源部600と、送電部700と、電源ECU800とを含む。電源部600は、商用系統電源等の外部電源900から電力を受け、所定の伝送周波数を有する交流電力を発生する。電源部600は、発生した交流電力を送電部700へ供給する。一例として、電源部600は、外部電源900からの電力を整流する整流部と、伝送周波数の交流電力を生成する単相インバータとを含む(いずれも図示せず)。なお、外部電源900が直流電源の場合には、整流部は不要である。単相インバータは、たとえばフルブリッジ回路によって構成される。
送電部700は、車両10の受電部100へ非接触で送電するためのコイルを含む。送電部700は、伝送周波数を有する交流電力を電源部600から受け、送電部700の周囲に生成される電磁界を介して、車両10の受電部100へ非接触で送電する。なお、図1には示されていないが、電源部600と送電部700との間には、フィルタが設けられている。このフィルタは、必須の構成ではなく、必要に応じて設けられるものである。
電源ECU800は、CPU、記憶装置、入出力バッファ等を含み(いずれも図示せず)、各種センサからの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、送電装置20における各機器の制御を行なう。一例として、電源ECU800は、伝送周波数を有する交流電力を電源部600(インバータ)が生成するように、電源部600のスイッチング制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
図3は、図1に示した電力伝送システムにおいて非接触電力伝送を実現する電気回路図である。なお、この図3に示される回路構成は一例であって、非接触電力伝送を実現するための構成が図3の構成に限定されるものではない。
図3を参照して、車両10の受電部100は、コイル部110と、キャパシタ120とを含む。コイル部110は、送電装置20の送電部700から非接触で受電し、その受電された電力をフィルタ150へ出力する。キャパシタ120は、コイル部110に直列に接続されてコイル部110とLC共振回路を形成する。キャパシタ120は、受電部100の共振周波数を調整するために設けられる。キャパシタ120は、コイル部110に並列に接続してもよい。なお、コイル部110の浮遊容量を利用して所望の共振周波数が得られる場合には、キャパシタ120を設けない構成としてもよい。
電圧センサ130は、受電部100の電圧を検出し、その検出値を車両ECU500へ出力する。電流センサ140は、受電部100の電流を検出し、その検出値を車両ECU500へ出力する。
受電部100と整流回路200との間には、フィルタ150が設けられる。フィルタ150は、送電装置20からの受電時に整流回路200から発生する高調波ノイズを抑制する。一例として、フィルタ150は、受電部100に並列に接続されるキャパシタと、キャパシタの接続ノードの一方と整流回路200との間に設けられるコイルとを含むLCフィルタによって構成される。
整流回路200と蓄電装置300との間には、リレー210が設けられる。リレー210は、送電装置20による蓄電装置300の充電時に車両ECU500によってオンされる。蓄電装置300と動力生成装置400との間には、システムメインリレー(SMR)310が設けられる。SMR310は、動力生成装置400の起動が要求されると、車両ECU500によってオンされる。
なお、車両ECU500は、送電装置20による蓄電装置300の充電時には、通信装置510を用いて送電装置20と通信を行ない、充電の開始/停止や車両10の受電状況等の情報を送電装置20とやり取りする。
一方、送電装置20の送電部700は、コイル部710と、キャパシタ720とを含む。コイル部710は、電源部600から供給される電力を車両10の受電部100へ非接触で送電する。キャパシタ720は、コイル部710に直列に接続されてコイル部710とLC共振回路を形成する。キャパシタ720は、送電部700の共振周波数を調整するために設けられる。キャパシタ720は、コイル部710に並列に接続してもよい。なお、コイル部710の浮遊容量を利用して所望の共振周波数が得られる場合には、キャパシタ720を設けない構成としてもよい。
電源部600と送電部700との間には、フィルタ610が設けられる。フィルタ610は、電源部600から発生する高調波ノイズを抑制する。一例として、フィルタ610は、電源部600に並列に接続されるキャパシタと、キャパシタの接続ノードの一方と電源部600との間に設けられるコイルとを含むLCフィルタによって構成される。
なお、電源ECU800は、車両10への送電時には、通信装置810を用いて車両10と通信を行ない、充電の開始/停止や車両10の受電状況等の情報を車両10とやり取りする。
なお、特に図示しないが、送電装置20にも、送電電力を検出するための電圧センサおよび電流センサが設けられる。この電圧センサおよび電流センサは、フィルタ610と送電部700との間に設けてもよいし、電源部600内に設けてもよい。
送電装置20において、電源部600からフィルタ610を介してコイル部710へ交流電力が供給される。そうすると、コイル部710と車両10のコイル部110との間に形成される電磁界を通じてコイル部710からコイル部110へエネルギ(電力)が移動する。コイル部110へ移動したエネルギ(電力)は、フィルタ150および整流回路200を介して蓄電装置300へ供給される。
なお、上述のように、送電装置20の送電部700において、コイル部710は、キャパシタ720とともにLC共振回路を形成する。車両10の受電部100においても、コイル部110がキャパシタ120とともにLC共振回路を形成する。送電部700の共振周波数と、受電部100の固有周波数との差は、たとえば前者の固有周波数または後者の固有周波数の±10%以下であることが好ましい。そして、コイル部710は、電源部600から電力を受け、車両10の受電部100へ非接触で送電する。受電部100のコイル部110は、送電部700のコイル部710から非接触で受電する。
なお、特に図示しないが、送電装置20において、送電部700と電源部600との間(たとえば送電部700とフィルタ610との間)に絶縁トランスを設けてもよい。また、車両10においても、受電部100と整流回路200との間(たとえば受電部100とフィルタ150との間)に絶縁トランスを設けてもよい。
(コイル部の構成)
図4は、受電部100のコイル部110の斜視図である。図5は、図4中のV−V線に沿った矢視断面図である。送電部700のコイル部710の構成も、コイル部110と同様であり、この図4および図5では、コイル部110の構成が代表的に説明される。コイル部710の構成についての説明は、以下に説明するコイル部110の説明と重複するので繰り返さない。なお、図中、「X」は車両前進方向を示し、「Y」は車両左方向を示し、「Z」は車両上方向を示す。なお、「Y」が車両前進方向を示すものとし、「X」が車両右方向を示すものとしてもよい。
図4は、受電部100のコイル部110の斜視図である。図5は、図4中のV−V線に沿った矢視断面図である。送電部700のコイル部710の構成も、コイル部110と同様であり、この図4および図5では、コイル部110の構成が代表的に説明される。コイル部710の構成についての説明は、以下に説明するコイル部110の説明と重複するので繰り返さない。なお、図中、「X」は車両前進方向を示し、「Y」は車両左方向を示し、「Z」は車両上方向を示す。なお、「Y」が車両前進方向を示すものとし、「X」が車両右方向を示すものとしてもよい。
図4および図5を参照して、コイル部110は、コア113と、コイル114とを含む。コア113は、第1コア111と、第2コア112とによって構成される。第1コア111および第2コア112の各々は、磁性材から成り、代表的にはフェライトから成るが、フェライト以外の磁性材によって構成してもよい。第1コア111および第2コア112の各々は、たとえば、厚みDの板状に形成され、Z軸方向に沿って平面視した場合に矩形の形状を有する。
第1コア111は、XY平面に沿うように配置される。第2コア112は、第1コア111の車体上方側(Z軸正方向)に設けられ、第1コア111とギャップAGを空けて第1コア111に対向するように配置される。
コイル114は、キャパシタ120およびフィルタ150(図示せず)に電気的に接続される。コイル114は、X軸方向を巻回軸として、第1コア111および第2コア112に跨がるように、第1コア111および第2コア112の周囲に螺旋状に巻回される。すなわち、第1コア111と第2コア112との間の空間には、コイル114は存在せず、第1コア111および第2コア112のY軸方向端面において第1コア111および第2コア112を跨ぐようにしてコイル114が巻回される。
なお、図4では、コイル114の1本1本については詳細に記載していないが、詳細には、コイル114は、一端から他端に向かうにつれて、第1コア111および第2コア112の周囲を取り囲むとともにX軸方向に移動するように、螺旋状に形成されている。また、図示しないが、コイル部110は、筐体(ケース)に収容されている。
図6は、送電部700から受電部100への電力伝送時に形成される電磁界を説明するための図である。図6を参照して、送電部700のコイル部710は、第1コア711と、第2コア712と、コイル714とを含む。
コイル部710のコイル714に電流が供給されると、磁性材から成る第1コア711および第2コア712の内部に高強度の電磁界が形成される。そうすると、第1コア711および第2コア712と、受電部100のコイル部110との間に伝送周波数で振動する電磁界が形成され、磁性材から成る第1コア111および第2コア112内に高強度の電磁界が形成される。これにより、コイル114に電流が誘起され、コイル114から電力が取り出される。
このように、コイル部110においては、第1コア111および第2コア112内に高強度の電磁界が形成され、第1コア111と第2コア112との間の空間の電磁界強度は低い。同様に、コイル部710においては、第1コア711および第2コア712内に高強度の電磁界が形成され、第1コア711と第2コア712との間の空間の電磁界強度は低い。そこで、この実施の形態1では、後述するように、受電部100においては、コイル部110の第1コア111と第2コア112との間に形成される領域に、送電部700においては、コイル部710の第1コア711と第2コア712との間に形成される領域に、キャパシタ等の機器を配置することとしたものである。これにより、第1コアと第2コアとの間の空間をキャパシタ等の機器の配置場所として利用することによって、受電部100および送電部700の体格を低減することができるとともに、送電部700から受電部100への電力伝送時に発生する電磁界の電気機器への影響を抑制することができる。
図7は、コイル部において第1コアと第2コアとの間のギャップAGを変化させた場合の結合係数κの変化を示した図である。なお、ここでは、送電部700と受電部100とにおいてギャップAGの大きさは同じとしている(同じ量だけ変化させる)。また、比較例として、コアが厚みTT(図5)の1つのコアによって構成される場合に厚みTTを変化させたときの結合係数κの変化が示される。
図7を参照して、横軸は、ギャップAGと第1コアの厚みと第2コアの厚みとの和を示す(比較例については、横軸は、コアの厚みTTを示す。)。縦軸は、結合係数κを示す。線L1は、この実施の形態1における結合係数κの変化を示し、線L2は、比較例における結合係数κの変化を示す。なお、「効率90%」は、送電部から受電部への電力伝送効率が90%のラインであり、「効率95%」は、送電部から受電部への電力伝送効率が95%のラインである。
図に示されるように、コアを板状の第1コアと第2コアとによって構成し、第1コアと第2コアとの間にギャップAGを設けても、比較例で示される従来型のコアの場合と比べて結合係数および電力伝送効率の大きな低下は見られない。一例として、ギャップAGを第1コアの厚みと第2コアの厚みとの合計値以上にしても、結合係数および伝送効率の大きな低下は見られず、少なくともギャップAGを第1コアの厚みと第2コアの厚みとの合計値の4倍程度にしても、結合係数および伝送効率の大きな低下は見られない。
図8は、この実施の形態1における受電部100の平面図である。図9は、図8中のXI−XI線に沿った矢視断面図である。送電部700の構成も、受電部100と同様であり、この図8および図9においても、受電部100の構成が代表的に説明される。送電部700の構成についての説明は、以下に説明する受電部100の説明と重複するので繰り返さない。
図8および図9を参照して、第1コア111と第2コア112との間に形成される領域にキャパシタ120が配置される。上述のように、第1コア111と第2コア112との間の空間の電磁界強度は低いので、この領域にキャパシタ120を配置することとしたものである。これにより、受電部100の体格が低減されるとともに、送電部700から受電部100への電力伝送時に発生する電磁界のキャパシタ120への影響が抑制される。
なお、電力線121は、コイル114の一端に接続され、電力線121の図示されない他端は、フィルタ150(図3)に接続される。電力線122は、コイル114の他端とキャパシタ120の一端に接続される。電力線123は、キャパシタ120の他端に接続され、電力線123の図示されない他端は、フィルタ150に接続される。電力線121,123は、互いに近接して受電部100から引き出される。これにより、受電部100とフィルタ150との間の配線が容易になる。
キャパシタ120は、第1コア111と第2コア112との間に形成される領域に配置される関係上、薄型であることが好ましい。一例として、キャパシタ120は、基板と、基板の表面上に形成される配線回路と、配線回路上に設けられる複数のセラミックコンデンサとによって構成される。このような構成により、キャパシタ120の厚みを数mm程度に薄くすることも可能であり、第1コア111と第2コア112との間に形成される領域にキャパシタ120を配置することができる。また、このような構成のキャパシタに強電磁界が印加されると配線回路が高温になり得るところ、この実施の形態1においては、キャパシタ120は、第1コア111と第2コア112との間に形成される低電磁界領域に配置されるので、配線回路が高温になる問題も生じない。なお、第1コア111と第2コア112とのギャップAGを大きくとれば、キャパシタ120は、必ずしも上記のような構成のものに限定されるものではない。
なお、送電部700については、特に図示しないが、第1コア711と第2コア712との間に形成される領域にキャパシタ720(図3)が配置される。これにより、送電部700の体格が低減されるとともに、送電部700から受電部100への電力伝送時に発生する電磁界のキャパシタ720への影響が抑制される。
以上のように、この実施の形態1においては、車両10の受電部100において、間隔を空けて互いに対向する板状の第1コア111および第2コア112に跨がるように第1コア111および第2コア112の周囲にコイル114が巻回されることにより、第1コア111と第2コア112との間の空間に低電磁界の領域が形成される。そして、第1コア111と第2コア112との間の空間にキャパシタ120が収容される。したがって、この実施の形態1によれば、受電部100の体格低減を図るとともに、電力伝送時に発生する電磁界のキャパシタ120への影響を抑制することができる。
また、この実施の形態1においては、送電装置20の送電部700においても、間隔を空けて互いに対向する板状の第1コア711および第2コア712に跨がるように第1コア711および第2コア712の周囲にコイル714が巻回されることにより、第1コア711と第2コア712との間の空間に低電磁界の領域が形成される。そして、第1コア711と第2コア712との間の空間にキャパシタ720が収容される。したがって、この実施の形態1によれば、送電部700の体格低減を図るとともに、電力伝送時に発生する電磁界のキャパシタ720への影響を抑制することができる。
[実施の形態2]
実施の形態2では、コイル部が収容されるケース内に、キャパシタだけでなくその他の機器も収容される。そして、キャパシタ以外の機器も、キャパシタとともに第1コアと第2コアとの間に形成される領域に配置される。
実施の形態2では、コイル部が収容されるケース内に、キャパシタだけでなくその他の機器も収容される。そして、キャパシタ以外の機器も、キャパシタとともに第1コアと第2コアとの間に形成される領域に配置される。
実施の形態2における電力伝送システムの全体構成および電気的な回路構成は、上記の実施の形態1と同じである。
図10は、実施の形態2における受電部の平面図である。なお、送電装置20の送電部の構成も、受電部と同様であり、この図10においては、受電部の構成が代表的に説明される。送電部の構成についての詳細な説明は、以下に説明する受電部の説明と重複するので繰り返さない。
図10を参照して、実施の形態2における受電部100Aにおいては、コイル部110は、ケース(筐体)180に収容されている。ケース180には、キャパシタ120のほか、電圧センサ130、電流センサ140、フィルタ150、冷却装置160、その他機器170がさらに収容されている。そして、ケース180に収容される全ての機器は、コア113を構成する第1コア111と第2コア112との間に配置される。このように、ケース180に収容される各機器を第1コア111と第2コア112との間の領域に配置することによって、受電部100Aの体格を低減することができる。また、ケース180内において、コイル部110の配置につきX軸方向に沿って左右対称性をもたせることができるので、駐車時に受電部100Aと送電装置20の送電部との位置合わせが容易になる。
なお、機器170は、ケース180に収容され得る種々の機器を総括的に示したものである。たとえば、機器170は、整流回路200(図3)を含んでもよい。あるいは、機器170は、リレー210やヒューズ、冷却ダクト等を含んでもよい。また、キャパシタ120や整流回路200は、コイル114に電気的に接続されるものであるが、第1コア111と第2コア112との間に配置される機器は、コイル114に電気的に接続されるものに限定されることはなく、電圧センサ130や電流センサ140、冷却装置160等も含まれ得る。
なお、ケース180に収容され、かつ、第1コア111と第2コア112との間に配置される機器は、上述のものに限定されるものではなく、上記の機器の一部であってもよいし、さらにその他の機器を含んでもよい。また、ケース180に収容される機器の全てが第1コア111と第2コア112との間に配置されることが好ましいが、必ずしもケース180に収容される全ての機器が第1コア111と第2コア112との間に配置されていなくてもよい。
なお、特に図示しないが、送電装置20の送電部においても、コイル部710がケースに収容され、ケースに収容される全ての機器が第1コア711と第2コア712との間に配置される。そのような機器として、たとえば、キャパシタ720のほか、フィルタ610(図3)や、電圧センサ、電流センサ、冷却装置、冷却ダクト、リレー、ヒューズ等が含まれてもよい。なお、ケースに収容される機器の全てが第1コア711と第2コア712との間に配置されることが好ましいが、必ずしもケースに収容される全ての機器が第1コア711と第2コア712との間に配置されていなくてもよい。
以上のように、この実施の形態2においては、ケースに収容される種々の機器が第1コアと第2コアとの間の空間に収容されるので、受電部および送電部の体格を低減することができる。また、ケースに収容される全ての機器を第1コアと第2コアとの間の空間に収容することによって、各機器を配置するためのスペースをコイル部の周囲に確保する必要がなくなり、コイル部の配置につきX軸方向に沿って左右対称性をもたせることができる。したがって、この実施の形態2によれば、送電部と受電部との位置合わせ(送電装置20に対する車両10の位置合わせ)が容易になる。
[実施の形態3]
実施の形態1,2では、コイル部のコアは、間隔を空けて互いに対向して配置される板状の第1コアおよび第2コアによって構成されるものとしたが、この実施の形態3では、コイル部のコアは、角筒状のコアによって構成される。
実施の形態1,2では、コイル部のコアは、間隔を空けて互いに対向して配置される板状の第1コアおよび第2コアによって構成されるものとしたが、この実施の形態3では、コイル部のコアは、角筒状のコアによって構成される。
この実施の形態3における電力伝送システムの全体構成および電気的な回路構成は、上記の実施の形態1,2と同じである。
図11は、実施の形態3における受電部のコイル部の断面図である。この断面図は、図5に示した断面図に対応するものである。なお、送電部のコイル部の構成も、受電部のコイル部と同様であり、この図11においては、受電部のコイル部の構成が代表的に説明される。送電部のコイル部の構成についての詳細な説明は、以下に説明する受電部のコイル部の説明と重複するので繰り返さない。
図11を参照して、コイル部110Aは、第1コア111Aと、第2コア112Aと、コイル114とを含む。第1コア111Aは、図5に示した板状の第1コア111の構成において、Y軸方向両端の縁部がZ軸正方向に延びている。第2コア112Aは、図5に示した板状の第2コア112の構成において、Y軸方向両端の縁部がZ軸負方向に延びている。そして、第1コア111Aの上記縁部と第2コア112Aの上記縁部とによって、側壁116,117が形成される。すなわち、第1コア111Aおよび第2コア112Aによって、内部に空間を有する角筒状のコアが形成される。
このような構成によっても、実施の形態1,2と同様に、第1コア111Aの板状部分と、第2コア112Aの板状部分との間の領域、すなわち第1コア111Aと第2コア112Aとによって囲まれた領域の電磁界強度は低くなる。そこで、この実施の形態3では、第1コア111Aおよび第2コア112Aによって形成される角筒状のコアの内部空間に、キャパシタ120やその他機器が収容される(図示せず)。角筒状のコアの内部に収容される機器については、実施の形態1や実施の形態2と同様である。
なお、上記においては、第1コア111Aと第2コア112Aとによって角筒状のコアが形成されるものとしたが、第1コア111Aと第2コア112Aとに分けることなく角筒状のコアを一体的に形成してもよい。なお、第1コア111Aと第2コア112Aとに分けて角筒状のコアを構成することによって、コアの製造が容易になるとともに、角筒状のコアの内部に機器を収容する際の組付性が向上する。
なお、特に図示しないが、送電装置20の送電部におけるコイル部も、上記のコイル部110Aと同様に角筒状のコアによって構成し得る。そして、角筒状のコアの内部空間に、キャパシタ720やその他の機器が収容され得る。
この実施の形態3によれば、コアを角筒状に形成することによって、実施の形態1,2と同様の効果を得つつ、コアの強度を向上させることができる。
今回開示された各実施の形態は、適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、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、上記した実施の形態の説明ではなくて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すべての変更が含まれることが意図される。
10 車両、20 送電装置、100,100A 受電部、110,110A,710 コイル部、111,111A,711 第1コア、112,112A,712 第2コア、113 磁性コア、114,714 コイル、116,117 側壁、120,720 キャパシタ、121,122,123 電力線、130 電圧センサ、140 電流センサ、150,610 フィルタ、160 冷却装置、170 機器、180 ケース、200 整流回路、210 リレー、300 蓄電装置、310 SMR、400 動力生成装置、500 車両ECU、510,810 通信装置、600 電源部、700 送電部、800 電源ECU、900 外部電源。
Claims (15)
- 送電装置から出力される電力を非接触で受電するためのコイルと、
前記コイルが巻回されるコアとを備え、
前記コアは、
板状の第1コア部と、
前記第1コア部と間隔を空けて対向するように配置される板状の第2コア部とを含み、
前記コイルは、前記第1コア部および前記第2コア部に跨がるように前記第1コア部および前記第2コア部の周囲に巻回される、受電装置。 - 前記第1コア部と前記第2コア部との間の空間に配置される機器をさらに備える、請求項1に記載の受電装置。
- 前記機器は、前記コイルに電気的に接続された電気機器である、請求項2に記載の受電装置。
- 前記第1コア部と前記第2コア部との間の間隔は、前記第1コア部の厚みと前記第2コア部の厚みとの合計値以上である、請求項1から3のいずれか1項に記載の受電装置。
- 前記コイルおよび前記コアを収容する筐体と、
前記筐体内に設けられる複数の機器とをさらに備え、
前記複数の機器の全ては、前記第1コア部と前記第2コア部との間の空間に配置される、請求項1に記載の受電装置。 - 前記第1コア部および前記第2コア部の各々は、互いに別部材として構成される板状部材である、請求項1から5のいずれか1項に記載の受電装置。
- 前記コアは、角筒状に形成され、
前記第1コア部および前記第2コア部は、角筒状に形成された前記コアの互いに対向する壁部である、請求項1から5のいずれか1項に記載の受電装置。 - 受電装置へ非接触で送電するためのコイルと、
前記コイルが巻回されるコアとを備え、
前記コアは、
板状の第1コア部と、
前記第1コア部と間隔を空けて対向するように配置される板状の第2コア部とを含み、
前記コイルは、前記第1コア部および前記第2コア部に跨がるように前記第1コア部および前記第2コア部の周囲に巻回される、送電装置。 - 前記第1コア部と前記第2コア部との間の空間に配置される機器をさらに備える、請求項8に記載の送電装置。
- 前記機器は、前記コイルに電気的に接続された電気機器である、請求項9に記載の送電装置。
- 前記第1コア部と前記第2コア部との間の間隔は、前記第1コア部の厚みと前記第2コア部の厚みとの合計値以上である、請求項8から10のいずれか1項に記載の送電装置。
- 前記コイルおよび前記コアを収容する筐体と、
前記筐体内に設けられる複数の機器とをさらに備え、
前記複数の機器の全ては、前記第1コア部と前記第2コア部との間の空間に配置される、請求項8に記載の送電装置。 - 前記第1コア部および前記第2コア部の各々は、互いに別部材として構成される板状部材である、請求項8から12のいずれか1項に記載の送電装置。
- 前記コアは、角筒状に形成され、
前記第1コア部および前記第2コア部は、角筒状に形成された前記コアの互いに対向する壁部である、請求項8から12のいずれか1項に記載の送電装置。 - 送電装置と、
受電装置とを備え、
前記送電装置は、
前記受電装置へ非接触で送電するための第1のコイルと、
前記第1のコイルが巻回される第1のコアとを含み、
前記受電装置は、
前記送電装置から出力される電力を非接触で受電するための第2のコイルと、
前記第2のコイルが巻回される第2のコアとを含み、
前記第1および第2のコアの各々は、
板状の第1コア部と、
前記第1コア部と間隔を空けて対向するように配置される板状の第2コア部とを含み、
前記第1および第2のコイルの各々は、前記第1コア部および前記第2コア部に跨がるように前記第1コア部および前記第2コア部の周囲に巻回される、電力伝送システム。
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