JP2016073016A - ワイヤレス給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】高い充電効率を維持してワイヤレス給電を行うとともに、充電用コネクタを受電用コネクタに確実に接続して保持することが可能なワイヤレス給電システムを提供する。
【解決手段】充電用コネクタ１１０は、コネクタ胴体１１２を挿入部１２２に挿入することで受電用コネクタ１２０に給電するインレットタイプのコネクタである。コネクタ胴体１１２を挿入部１２２に挿入したとき、コネクタ胴体１１２の一端側に配置された送電部１１１が受電本体部１２３の一方の端面に配置された受電部１２１と対向する。ワイヤレス給電システム１００では、送電部１１１と受電部１２１とを対向配置させたときに、送電部１１１から受電部１２１にワイヤレスで送電することが可能となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部電源に接続された充電用コネクタを車両に設けられた受電用コネクタに接続して車両のバッテリを充電する給電システムに関し、特に充電用コネクタに収納された送電部と受電用コネクタに収納された受電部との間をワイヤレスで送電するワイヤレス給電システムに関するものである。

外部電源から車両のバッテリに充電する一般的な給電システムとして、外部電源に接続された充電用コネクタを車両の受電用コネクタに挿入し、充電用コネクタ内の電極と受電用コネクタ内の電極とを電気的に直接接続することで、交直電圧変換などを経てバッテリを充電するものが知られている。充電用コネクタの一例を、模式的に図１３に示す。図１３は、受電用コネクタに電気的に直接接続される従来の充電用コネクタ９０の一例を示す側面図である。

また、充電用コネクタと受電用コネクタとを電気的に直接接続せず、非接触で給電する給電システムが特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の給電システムでは、充電用コネクタに収納された送電用コイルと受電用コネクタに収納された受電用コイルとを非接触に対向配置することで、電磁誘導により送電用コイルから受電用コイルに送電する構成としている。

特許文献１に記載の給電システムでは、図１４に示すように、充電用コネクタ２及び受電用コネクタ４とも扁平形状の筐体にそれぞれ送電用コイル６及び受電用コイル８を収納しており、充電用コネクタ２を受電用コネクタ４に蔽い被せるように接続する。充電用コネクタ２には送電面を部分的に囲う囲い壁１３が外縁に設けられ、囲い壁１３の先端部に内フランジ１２が設けられている。充電用コネクタ２を受電用コネクタ４に接続するときは、受電用コネクタ４の側面に周設された溝１１に充電用コネクタ２の内フランジ１２を掛止することで、コネクタの位置合わせが可能となっている。

特開２０１３−１３２１９１号公報

しかしながら、充電用コネクタの電極と受電用コネクタの電極とを電気的に直接接続する従来の給電システムでは、電極を露出させて接続する必要があるため感電するおそれがある、といった問題がある。また、電極間を電気的に直接接続する方式では、電極間を押圧する力と接触抵抗とが比例関係にあり、電極が離れるとアークが発生する。そのため、充電用コネクタを受電用コネクタに強固に連結させるのが望ましいが、そのための部品等が必要になって高コストになるといった問題もある。さらにこのような給電システムでは、充電用コネクタの向きが固定されるためにケーブルの向き等が限定されてしまうことがある。

また特許文献１に記載の給電システムでは、充電用コネクタに設けられた内フランジを受電用コネクタの側面に周設された溝に掛止することで充電用コネクタを受電用コネクタに接続していることから、例えば充電用コネクタに接続された電力線が移動される等によって充電用コネクタに外部から力が加わると、内フランジが破損しやすいといった問題がある。また、囲い壁及び内フランジが充電用コネクタの外縁の一部にのみ設けられていることから、外部から加わる力の向きによっては充電用コネクタが受電用コネクタから浮き上がって外れてしまうおそれがあり、その場合には電磁誘導による給電の効率が低下するといった問題が生じる。

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、高い充電効率を維持してワイヤレス給電を行うとともに、充電用コネクタを受電用コネクタに確実に接続して保持することが可能なワイヤレス給電システムを提供することを目的とする。

本発明のワイヤレス給電システムの第１の態様は、送電部を収納した充電用コネクタと、受電部を収納した受電用コネクタとを備えたワイヤレス給電システムであって、前記充電用コネクタは、前記送電部を収納したコネクタ胴体と、前記コネクタ胴体を固定する送電本体部とを有し、前記受電用コネクタは、前記コネクタ胴体を挿入可能に形成された挿入部と、前記挿入部を固定する受電本体部とを有し、前記コネクタ胴体を前記挿入部の所定の位置まで挿入して前記送電部から前記受電部にワイヤレス送電を行うことを特徴とする。

本発明のワイヤレス給電システムの他の態様は、前記送電部は、前記コネクタ胴体の前記受電本体部と対向する側の一端に配置され、前記受電部は、前記受電本体部の前記コネクタ胴体と対向する側の一方の端面に配置されていることを特徴とする。

本発明のワイヤレス給電システムの他の態様は、前記コネクタ胴体が前記挿入部の前記所定の位置まで挿入されたことを監視する接続状態監視部をさらに備えることを特徴とする。

本発明のワイヤレス給電システムの他の態様は、前記接続状態監視部は、前記送電部から送電した送電電力と前記受電部で受電した受電電力との比である送受電効率を算出する送受電効率検知手段と、前記送受電効率検知手段から前記送受電効率を入力して所定の閾値以上かを判定する挿入状態判定手段と、を有し、前記挿入状態判定手段は、前記送受電効率が前記閾値よりも低いと判定すると、前記コネクタ胴体が前記挿入部の前記所定の位置まで挿入されていないと判断することを特徴とする。

本発明のワイヤレス給電システムの他の態様は、前記接続状態監視部は、前記送電部と前記受電部との間の距離を検知する相対位置検知手段と、前記相対位置検知手段から前記距離を入力して所定の適正対向距離に略等しいかを判定する挿入状態判定手段と、を有し、前記挿入状態判定手段は、前記距離が前記適正対向距離よりも所定の許容範囲以上に大きいと判定すると、前記コネクタ胴体が前記挿入部の前記所定の位置まで挿入されていないと判断することを特徴とする。

本発明のワイヤレス給電システムの他の態様は、前記接続状態監視部は、さらに通報手段を有しており、前記挿入状態判定手段は、前記コネクタ胴体が前記挿入部の前記所定の位置まで挿入されていないと判断すると、前記充電用コネクタの挿入が不十分との情報を前記通報手段に出力させることを特徴とする。

本発明のワイヤレス給電システムの他の態様は、前記コネクタ胴体を前記挿入部の前記所定の位置まで引き込む引込手段をさらに備えることを特徴とする。

本発明のワイヤレス給電システムの他の態様は、前記コネクタ胴体を前記挿入部の前記所定の位置まで引き込む引込手段をさらに備え、前記接続状態監視部で前記コネクタ胴体が前記挿入部の前記所定の位置まで挿入されていないと判定されたときに前記引込手段が作動されることを特徴とする。

本発明のワイヤレス給電システムの他の態様は、前記送電部は、前記コネクタ胴体の側面に配置され、前記受電部は、前記挿入部の内面に配置されていることを特徴とする。

本発明のワイヤレス給電システムの他の態様は、前記コネクタ胴体が前記挿入部の前記所定の位置まで挿入されたときに、前記充電用コネクタを前記受電用コネクタに係止するロック手段をさらに備えていることを特徴とする。

本発明によれば、高い充電効率を維持してワイヤレス給電を行うとともに、充電用コネクタを受電用コネクタに確実に接続して保持することが可能なワイヤレス給電システムを提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態のワイヤレス給電システムの構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態のワイヤレス給電システムの構成を示す断面図である。 第２実施形態のワイヤレス給電システムに設けられた接続状態監視部の構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態のワイヤレス給電システムの構成を示す断面図である。 第３実施形態のワイヤレス給電システムに設けられた接続状態監視部の構成を示すブロック図である。 相対位置検知手段による相対位置の検出方法を説明するための断面図である。 別の相対位置検知手段による相対位置の検出方法を説明するための断面図である。 本発明の第４実施形態のワイヤレス給電システムの構成を示す断面図である。 本発明の第４実施形態のワイヤレス給電システムの別の構成を示す断面図である。 本発明の第５実施形態のワイヤレス給電システムの構成を示す断面図である。 本発明の第６実施形態のワイヤレス給電システムの構成を示す断面図である。 コネクタ胴体の形状を説明するための斜視図である。 受電用コネクタに電気的に直接接続される従来の充電用コネクタの一例を示す側面図である。 従来のワイヤレス給電システムの充電用コネクタと受電用コネクタとの接続状態を示す部分断面図である。

本発明の好ましい実施の形態におけるワイヤレス給電システムについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るワイヤレス給電システムを、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態のワイヤレス給電システム１００の構成を示す断面図である。本実施形態のワイヤレス給電システム１００は、送電部１１１を収納した充電用コネクタ１１０と受電部１２１を収納した受電用コネクタ１２０とを備えている。図１（ａ）は、充電用コネクタ１１０を受電用コネクタ１２０に接続する前の状態を示しており、図１（ｂ）は、充電用コネクタ１１０を受電用コネクタ１２０に接続した状態を示している。

充電用コネクタ１１０は、一端側に送電部１１１を収納したコネクタ胴体１１２と、コネクタ胴体１１２の他端を固定する送電本体部１１３とを有しており、送電本体部１１３には外部から受電するための電力線１１４が接続され、さらに充電作業時に充電用コネクタ１１０を把持するための持ち手１１５が設けられている。また受電用コネクタ１２０は、充電用コネクタ１１０のコネクタ胴体１１２を挿入させるための挿入部１２２と、一方の端面に受電部１２１を配置した受電本体部１２３とを有している。挿入部１２２は、受電本体部１２３の一方の端面の外縁部に筒状に形成されている。

充電用コネクタ１１０は、コネクタ胴体１１２を挿入部１２２に挿入することで受電用コネクタ１２０に給電するインレットタイプのコネクタである。コネクタ胴体１１２を挿入部１２２に挿入したとき、コネクタ胴体１１２の一端側に配置された送電部１１１が受電本体部１２３の一方の端面に配置された受電部１２１と対向する。本実施形態のワイヤレス給電システム１００では、送電部１１１と受電部１２１とを対向配置させたときに、送電部１１１から受電部１２１にワイヤレスで送電することが可能となっている。

ワイヤレス給電では、送電部１１１の送電面と受電部１２１の受電面とが所定の距離（以下では適正対向距離と称する。）で略平行に対向したときに、送電部１１１から受電部１２１に高い送受電効率で送電することができる。送電部１１１の送電面と受電部１２１の受電面とが回転方向に相対的に位置が異なっていても（回転ずれが生じていても）、送受電効率に大きく影響しない。

従って、本実施形態のワイヤレス給電システム１００では、充電用コネクタ１１０の回転の向きを気にすることなく受電用コネクタ１２０に挿入すればよく、コネクタ胴体１１２の側面が挿入部１２２の側面と略平行に挿入されることで、送電部１１１の送電面と受電部１２１の受電面とが略平行に対向する。充電用コネクタ１１０の回転の向きを気にする必要がないことから、例えば充電用コネクタ１１０に接続された電力線１１４の取り回しに便利な向きに充電用コネクタ１１０を回転させて受電用コネクタ１２０に挿入することができる。

また、充電用コネクタ１１０のコネクタ胴体１１２が受電用コネクタ１２０の所定の位置（例えば、コネクタ胴体１１２の先端が受電本体部１２３に達する最も深部の位置）まで挿入されたときに挿入が停止されるようにしておくことで、送電部１１１の送電面と受電部１２１の受電面との距離が上記の適正対向距離に略等しくなるようにすることができる。

本実施形態のワイヤレス給電システム１００は、電界共鳴方式のワイヤレス給電と磁界共鳴方式のワイヤレス給電のいずれでも適用することができる。電界共鳴方式のワイヤレス給電を適用するときは、送電部１１１及び受電部１２１はそれぞれ送電用電極及び受電用電極となる。また、磁界共鳴方式のワイヤレス給電を適用するときは、送電部１１１及び受電部１２１はそれぞれ送電用コイル及び受電用コイルとなる。

電界共鳴方式のワイヤレス給電では、送電部１１１及び受電部１２１がそれぞれ２つの電極（２つの送電用電極及び２つの受電用電極）を配置して電界を形成しており、送電部１１１と受電部１２１とを送電用電極と充電用電極とが対向するように対向配置することで、それぞれで形成された電界間を共鳴させている。送電部１１１及び受電部１２１でそれぞれの２つの電極をどのように配置するかによって電力伝送の特性が異なってくるが、送電部１１１と受電部１２１との相対的な回転ずれが送受電効率にできるだけ影響しないようにするには、２つの送電用電極及び２つの受電用電極のそれぞれで２つの電極を対向配置するのがよい。特に、２つの電極の一方の面積を他方の面積に比べて大きくし、送電部１１１及び受電部１２１のそれぞれの面積の小さい電極同士が近接配置され面積の大きい電極同士が遠方配置されるように送電部１１１と受電部１２１とを対向させるのがよい。

送電部１１１及び受電部１２１をそれぞれ、上記のような面積の異なる２つの電極を対向配置して形成した場合には、送電部１１１と受電部１２１との相対的な回転ずれによる送受電効率への影響を、磁界共鳴方式のワイヤレス給電を適用した場合と同程度に低減することができる。また、上記のように形成された電界共鳴方式の送電部１１１及び受電部１２１は、軽量化、小型化及び簡素化を図るのが容易であり、さらに高い放熱性を有しているといった利点がある。

ワイヤレス給電では、充電用の電極と受電用の電極とを電気的に直接接続する従来の給電システムのように電極間を強く押圧させる必要がないことから、本実施形態のワイヤレス給電システム１００では、充電用コネクタ１１０と受電用コネクタ１２０とを強固に連結させるためのロック手段等を不要とすることができる。

上記説明のように本実施形態のワイヤレス給電システム１００は、充電用コネクタ１１０がコネクタ胴体１１２を受電用コネクタ１２０の挿入部１２２に挿入するように形成されたインレットタイプのコネクタであることから、コネクタ胴体１１２を挿入部１２２に挿入するといった簡易な作業だけで、充電用コネクタ１１０と受電用コネクタ１２０とを確実に接続することが可能となる。また、コネクタ胴体１１２を挿入部１２２に挿入したときに、送電部１１１の送電面と受電部１２１の受電面とが適正対向距離で略平行に対向し、送電面と受電面とが平行方向に位置ずれすることもない。これにより、高い送受電効率を実現することが可能となる。

本実施形態のワイヤレス給電システム１００では、送電部１１１と受電部１２１とが離れた状態でワイヤレス給電を行うことから、送電部１１１と受電部１２１とを露出させずに各コネクタの内部に収納することができ、感電のおそれがなくなる。また、充電用コネクタ１１０がインレットタイプのコネクタであることから、電磁波を遮断する構造を設けることが容易であり、電磁波が外部に漏れないようにすることが容易となる。さらに、ロック機構を不要とすることができ、部品点数を削減してコネクタの軽量化と低コスト化を図ることが可能となる。

（第２実施形態）
ワイヤレス給電では、送電部１１１と受電部１２１との距離が大きくなると送電部１１１から受電部１２１への送受電効率が低下し、ワイヤレス給電システム１００の充電効率が低下してしまう。そこで、本発明の第２実施形態に係るワイヤレス給電システムでは、送電部１１１と受電部１２１との距離が適正対向距離に略等しくなるように、コネクタ胴体１１２が挿入部１２２の適切な位置まで挿入されたことを確認するための手段を設けた構成としている。

本発明の第２実施形態に係るワイヤレス給電システムを、図２を用いて説明する。図２は、本実施形態のワイヤレス給電システム２００の構成を示す断面図である。本実施形態のワイヤレス給電システム２００は、第１実施形態のワイヤレス給電システム１００に接続状態監視部２３０を追加した構成としている。図２は、充電用コネクタ２１０を受電用コネクタ２２０に接続した状態を示している。同図では、接続状態監視部２３０を受電用コネクタ２２０に内蔵させた構成を示しているが、これに限定されず、接続状態監視部２３０を充電用コネクタ２１０に内蔵させてもよく、あるいは外付けにしてもよい。

コネクタ胴体１１２が挿入部１２２の適切な位置まで挿入されたか否かの挿入状態を確認する方法として、送電部１１１と受電部１２１との間の送受電効率を検知する送受電効率検知方法がある。あるいは挿入状態を確認する別の方法として、送電部１１１と受電部１２１との間の相対位置を検知する相対位置検知方法がある。

本実施形態のワイヤレス給電システム２００では、コネクタ胴体１１２の挿入状態を確認する方法として送受電効率検知方法を採用している。送受電効率検知方法を用いた接続状態監視部２３０の構成を図３に示す。図３は、本実施形態のワイヤレス給電システム２００に設けられた接続状態監視部２３０の構成を示すブロック図である。本実施形態の接続状態監視部２３０は、挿入状態判定手段２３１と、送受電効率検知手段２３２と、通報手段２３３と、を備えている。

送受電効率検知手段２３２で検知する送受電効率として、例えば送電電力と受電電力との比を用いることができる。送電部１１１から送電した送電電力をＷｓとし、受電部１２１で受電した受電電力をＷｒとするとき、送受電効率ηは、η＝Ｗｒ／Ｗｓで算出することができる。送受電効率ηは、０＜η＜１の値をとる。送受電効率検知手段２３２は、充電用コネクタ２１０及び受電用コネクタ２２０からそれぞれ送電電力Ｗｓ及び受電電力Ｗｒを入力して送受電効率ηを算出する。

なお、送電電力Ｗｓを充電用コネクタ２１０から入力するように構成するのに代えて、例えば充電用コネクタ２１０の定格の送電電力をＷｓとして送受電効率検知手段２３２に設定しておき、受電用コネクタ２２０から受電電力Ｗｒを入力して送受電効率ηを算出するように構成することも可能である。

挿入状態判定手段２３１は、送受電効率検知手段２３２から送受電効率ηを入力し、送受電効率ηが所定の閾値（Ｔ１とする。）以上であるかをチェックする。そして、送受電効率ηが閾値Ｔ１より低いと判定すると、充電用コネクタ２１０が受電用コネクタ２２０に十分に挿入されていないと判断する。閾値Ｔ１は、例えば０．９とすることができる。

本実施形態のワイヤレス給電システム２００は、接続状態監視部２３０に通報手段２３３を備えており、充電用コネクタ２１０が受電用コネクタ２２０に十分に挿入されていないと判断したときは、送受電効率ηが閾値Ｔ１より小さいことを通報手段２３３に出力してユーザ等に通知する。また、充電用コネクタ２１０を受電用コネクタ２２０にさらに奥深く挿入するように促す通報を出力させてもよい。

ユーザ等に通報する通報手段２３３には、音や光、あるいはディスプレイ等を用いることができる。音を用いる例として、ブザーやスピーカ等で所定の音を発生させることで、充電用コネクタ２１０の挿入が不十分であることをユーザ等に通知することができる。また光を用いる例として、ランプ等を点灯させることでユーザ等に通知することができる。さらにディスプレイを用いる例として、ディスプレイ上に充電用コネクタ２１０の挿入が不十分である等のメッセージを表示することでユーザ等に通知することができる。

本実施形態のワイヤレス給電システム２００によれば、送受電効率を検知して充電用コネクタ２１０と受電用コネクタ２２０との接続が適切かを監視することができ、これにより高い送受電効率でワイヤレス給電を行わせることが可能となる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係るワイヤレス給電システムを、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態のワイヤレス給電システム３００の構成を示す断面図である。図３は、充電用コネクタ３１０を受電用コネクタ３２０に接続した状態を示している。本実施形態のワイヤレス給電システム３００は、第２実施形態のワイヤレス給電システム２００と同様に接続状態監視部３３０を備えている。図４では、接続状態監視部３３０を受電用コネクタ３２０に内蔵させた構成を示しているが、これに限定されず、接続状態監視部３３０を充電用コネクタ３１０に内蔵させてもよく、あるいは外付けにしてもよい。

コネクタ胴体１１２が挿入部１２２の適切な位置まで挿入されたか否かの挿入状態を確認する方法として、本実施形態のワイヤレス給電システム３００では送電部１１１と受電部１２１との間の相対位置を検知する相対位置検知方法を採用している。相対位置検知方法を用いた接続状態監視部３３０の構成を図５に示す。図５は、本実施形態のワイヤレス給電システム３００に設けられた接続状態監視部３３０の構成を示すブロック図である。本実施形態の接続状態監視部３３０は、挿入状態判定手段３３１と、相対位置検知手段３３２と、通報手段２３３と、を備える構成としている。

相対位置検知手段３３２では、送電部１１１と受電部１２１との間の相対位置（両者間の距離）を検知するために、可視光線や赤外線等の光または超音波を用いることができる。光または超音波を用いた場合には、図６に例示するように、受電部１２１側から送電部１１１に光または超音波５０を放射し、送電部１１１で反射された光または超音波５０を検波して送電部１１１までの距離を求めることができる。

また、相対位置を検知する別の手段として、磁場を用いることもできる。例えば、充電用コネクタ３１０側に磁石（永久磁石または電磁石）を設けておき、受電用コネクタ３２０側にホール素子等を設けて充電用コネクタ３１０側の磁石の強度を測定し、磁石の強度から送電部１１１と受電部１２１との間の距離を検知することができる。

相対位置を検知するさらに別の手段として、画像解析や接圧等を用いることもできる。画像解析を用いた検知手段では、例えば受電用コネクタ３２０側にカメラ（ステレオカメラ）を設置しておき、挿入された充電用コネクタ３１０を撮像して充電用コネクタ３１０までの相対位置を検知する。また接圧を用いた検知手段では、図７に例示するように、受電用コネクタ３２０側にバネ付きの可動棒３４０を設置し、充電用コネクタ３１０が挿入されて可動棒３４０が押圧されることで充電用コネクタ３１０の相対位置を検知する。

挿入状態判定手段３３１は、相対位置検知手段３３２から送電部１１１と受電部１２１との間の距離を入力し、両者間の距離が適正対向距離に略等しいかをチェックする。そして、両者間の距離が適正対向距離よりも所定の許容範囲（マージン）以上に大きいと判定すると、充電用コネクタ３１０が受電用コネクタ３２０に十分に挿入されていないと判断する。

本実施形態のワイヤレス給電システム３００は、第２実施形態と同様に接続状態監視部３３０に通報手段２３３を備えており、充電用コネクタ３１０が受電用コネクタ３２０に十分に挿入されていないと判断したときは、相対位置の情報を通報手段２３３に出力してユーザ等に通知する。また、充電用コネクタ１１０を受電用コネクタ１２０にさらに奥深く挿入するように促す通報を出力させてもよい。

本実施形態のワイヤレス給電システム３００によれば、充電用コネクタ３１０と受電用コネクタ３２０との相対位置情報を検知して充電用コネクタ３１０と受電用コネクタ３２０との接続が適切かを監視することができ、これにより高い送受電効率でワイヤレス給電を行わせることが可能となる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態に係るワイヤレス給電システムを、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態のワイヤレス給電システム４００の構成を示す断面図である。図８は、充電用コネクタ４１０を受電用コネクタ４２０に接続した状態を示している。本実施形態のワイヤレス給電システム４００は、充電用コネクタ４１０を受電用コネクタ４２０の内部に引き込む引込手段４５０を備えている。

図８に示す引込手段４５０は、受電用コネクタ４２０の挿入部４２２の内面から一部が突出させたローラ４５１を有している。充電用コネクタ４１０が受電用コネクタ４２０に挿入されたとき、充電用コネクタ４１０のコネクタ胴体４１２の側面がローラ４５１に接し、ローラ４５１が回転することでコネクタ胴体４１２が挿入部４２２の所定の位置まで引き込まれる。本実施形態では、送電部４１１と受電部４２１との間の距離が確実に適正対向距離に略等しくなるように、ローラ４５１がコネクタ胴体４１２を挿入部４２２に引き込むように構成されている。

引込手段４５０の別の形態を図９に示す。図９に示す引込手段４５０’では、ローラ４５１に代えて鉤構造を用いている。受電用コネクタ４２０の挿入部４２２の内面から鉤４５２を突出させ、充電用コネクタ４１０のコネクタ胴体４１２にあらかじめ形成した鉤受部４５３に鉤４５２が掛かる構造としている。鉤４５２は、ステップモーター４５４の回転により受電本体部４２３側に引き寄せられ、送電部４１１と受電部４２１との間の距離が適正対向距離に略等しくなると停止する。

引込手段４５０のさらに別の形態として、例えば受電用コネクタ４２０側に吸引機（バキューム）を設け、吸引機の吸引力によって充電用コネクタ４１０を引き込む構造とすることも可能である。

本実施形態のワイヤレス給電システム４００（４００’）では、第２実施形態または第３実施形態に記載された接続状態監視部２３０または３３０をさらに設け、接続状態監視部２３０または３３０で充電用コネクタ４１０が受電用コネクタ４２０に十分に挿入されていないと判定されたときに、引込手段４５０（４５０’）を作動させるようにすることも可能である。これにより、充電用コネクタ４１０を所定の位置まで受電用コネクタ４２０に確実に挿入させることができ、高い送受電効率でワイヤレス給電を行わせることが可能となる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態に係るワイヤレス給電システムを、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施形態のワイヤレス給電システム５００の構成を示す断面図である。図１０は、充電用コネクタ５１０を受電用コネクタ５２０に接続する前の状態を示している。本実施形態のワイヤレス給電システム５００では、充電用コネクタ５１０の送電部５１１及び受電用コネクタ５２０の受電部５２１のそれぞれの向きが、第１〜第４実施形態のものと９０°異なっている。

充電用コネクタ５１０の送電部５１１はコネクタ胴体５１２の側面に配置され、受電用コネクタ５２０の受電部５２１は挿入部５２１に配置されている。本実施形態のワイヤレス給電システム５００では、充電用コネクタ５１０を受電用コネクタ５２０に挿入するとき、送電部５１１の送電面と受電部５２１の受電面とがほぼ平行に充電用コネクタ５１０の挿入方向に移動することから、送電部５１１と受電部５２１との距離はほぼ一定で適正対向距離に略等しい。

本実施形態のワイヤレス給電システム５００では、充電用コネクタ５１０の受電用コネクタ５２０への挿入が不十分なときは、送電部５１１の中心と受電部５２１の中心とがずれる（位置ずれ）ことになる。しかしながら、送電部５１１及び受電部５２１がそれぞれ、第１実施形態で説明したような２つの電極を対向配置されている場合は、送電部１１１と受電部１２１との位置ずれによる送受電効率への影響を低減でき好ましい。特に、送電部５１１及び受電部５２１がそれぞれ面積の異なる２つの電極を用いて形成されている場合には、送電部１１１と受電部１２１との位置ずれによる送受電効率への影響を、磁界共鳴方式のワイヤレス給電を適用したときと同程度に低減することができる。

上記説明のように、本実施形態のワイヤレス給電システム５００では、充電用コネクタ５１０が受電用コネクタ５２０に十分に挿入されていない場合でも比較的高い送受電効率が得られるといった利点がある。また、本実施形態でも、接続状態監視部２３０または３３０を設けることで、所定の高い送受電効率が得られるようにすることができる。また、本実施形態においては、充電用コネクタ５１０の送電部５１１はコネクタ胴体５１２の少なくとも一部の側面に配置されていればよく、また、側面全周にわたって配置されていても良い。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態に係るワイヤレス給電システムを、図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態のワイヤレス給電システム６００の構成を示す断面図である。図１１は、充電用コネクタ６１０を受電用コネクタ６２０に接続する前の状態を示している。本実施形態のワイヤレス給電システム６００は、充電用コネクタ６１０を受電用コネクタ６２０に挿入した後、充電用コネクタ６１０が抜けて送信部６１１と受信部６２１との距離が大きくなるのを防止するためのロック手段を備えている。

ワイヤレス方式による給電システムでは、充電用の電極と受電用の電極とを電気的に直接接続する従来の給電システムのように電極間を強く押圧させる必要がないことから、充電用コネクタと受電用コネクタとを強固に連結させるためのロック手段は必須のものではない。しかし、充電用コネクタ６１０を受電用コネクタ６２０に挿入して充電を行っている際に、例えば電力線１１４を移動させたために充電用コネクタ６１０が受電用コネクタ６２０から抜ける、といったおそれもある。

そこで、本実施形態のワイヤレス給電システム６００では、ロック手段６６０を設けている。ロック手段６６０は、充電用コネクタ６１０のコネクタ胴体６１２に爪形状の突起部６６１を設け、これと勘合するように受電用コネクタ６２０の挿入部６２２の内面に溝部６６２を設けている。送電部６１１と受電部６２１との間が適正対向距離となるように充電用コネクタ６１０が受電コネクタ６２０に挿入されたとき、突起部６６１が溝部６６２に係止されてロックされる。

溝部６６２は、充電用コネクタ６１０を挿入部６２２の中心軸に対して回転させた状態で挿入しても、送電部６１１と受電部６２１との距離が適正対向距離に略等しいときに突起部６６１が溝部６６２に係止されるように、溝部６６２を挿入部６２２の周方向全体に形成するのがよい。

本実施形態のワイヤレス給電システム６００は、充電中に電力線１１４等から充電用コネクタ６１０に外力が加えられても、ロック手段６６０により充電用コネクタ６１０と受電用コネクタ６２０との接続を強固に維持することができ、高い送受電効率を維持することが可能となる。

上記の第１〜第６実施形態では、充電用コネクタのコネクタ胴体を円柱形状とし、受電用コネクタの挿入部を円筒形上として説明したが、コネクタ胴体及び挿入部の形状はこれに限定されない。異なる形状のコネクタ胴体を有する充電用コネクタの一例を図１２に示す。図１２（ａ）に示す充電用コネクタ６０ａは、第１〜第６実施形態と同様に円柱形状のコネクタ胴体６１を有しているが、例えば底面が多角形となる角柱とすることも可能である。一例として、図１２（ｂ）に示す充電用コネクタ６０ｂは、底面が正方形となる角柱のコネクタ胴体６２を有し、図１２（ｃ）に示す充電用コネクタ６０ｃは、底面が六角形となる角柱のコネクタ胴体６３を有している。但し、第５実施形態のワイヤレス給電システム５００では、送電部５１１及び受電部５２１の配置に合わせて、充電用コネクタ５１０を受電用コネクタ５２０に対する回転角度を調整して受電用コネクタ５２０に挿入する必要がある。

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るワイヤレス給電システムの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるワイヤレス給電システムの細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１００、２００、３００、４００，５００，６００ ワイヤレス給電システム
１１０、２１０、３１０、４１０，５１０，６１０、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、９０ 充電用コネクタ
１１１，４１１，５１１，６１１ 送電部
１１２、４１２，５１２，６１２，６１，６２，６３ コネクタ胴体
１１３，４１３，５１３，６１３ 送電本体部
１１４ 電力線
１１５ 持ち手
１２０、２２０、３２０、４２０，５２０，６２０ 受電用コネクタ
１２１，４２１，５２１，６２１ 受電部
１２２、４２２，５２２，６２２ 挿入部
１２３，４２３，５２３，６２３ 受電本体部
２３０、３３０ 接続状態監視部
２３１、３３１ 挿入状態判定手段
２３２ 送受電効率検知手段
２３３ 通報手段
３３２ 相対位置検知手段
３４０ 可動棒
４５０ 引込手段
４５１ ローラ
４５２ 鉤
４５３ 鉤受部
４５４ ステップモーター
６６０ ロック手段
６６１ 突起部
６６２ 溝部

Claims (10)

1. 送電部を収納した充電用コネクタと、受電部を収納した受電用コネクタとを備えたワイヤレス給電システムであって、
   前記充電用コネクタは、前記送電部を収納したコネクタ胴体と、前記コネクタ胴体を固定する送電本体部とを有し、
   前記受電用コネクタは、前記コネクタ胴体を挿入可能に形成された挿入部と、前記挿入部を固定する受電本体部とを有し、
   前記コネクタ胴体を前記挿入部の所定の位置まで挿入して前記送電部から前記受電部にワイヤレス送電を行う
   ことを特徴とするワイヤレス給電システム。
2. 前記送電部は、前記コネクタ胴体の前記受電本体部と対向する側の一端に配置され、
   前記受電部は、前記受電本体部の前記コネクタ胴体と対向する側の一方の端面に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス給電システム。
3. 前記コネクタ胴体が前記挿入部の前記所定の位置まで挿入されたことを監視する接続状態監視部をさらに備える
   ことを特徴とする請求項２に記載のワイヤレス給電システム。
4. 前記接続状態監視部は、前記送電部から送電した送電電力と前記受電部で受電した受電電力との比である送受電効率を算出する送受電効率検知手段と、前記送受電効率検知手段から前記送受電効率を入力して所定の閾値以上かを判定する挿入状態判定手段と、を有し、
   前記挿入状態判定手段は、前記送受電効率が前記閾値よりも低いと判定すると、前記コネクタ胴体が前記挿入部の前記所定の位置まで挿入されていないと判断する
   ことを特徴とする請求項３に記載のワイヤレス給電システム。
5. 前記接続状態監視部は、前記送電部と前記受電部との間の距離を検知する相対位置検知手段と、前記相対位置検知手段から前記距離を入力して所定の適正対向距離に略等しいかを判定する挿入状態判定手段と、を有し、
   前記挿入状態判定手段は、前記距離が前記適正対向距離よりも所定の許容範囲以上に大きいと判定すると、前記コネクタ胴体が前記挿入部の前記所定の位置まで挿入されていないと判断する
   ことを特徴とする請求項３に記載のワイヤレス給電システム。
6. 前記接続状態監視部は、さらに通報手段を有しており、
   前記挿入状態判定手段は、前記コネクタ胴体が前記挿入部の前記所定の位置まで挿入されていないと判断すると、前記充電用コネクタの挿入が不十分との情報を前記通報手段に出力させる
   ことを特徴とする請求項４または５に記載のワイヤレス給電システム。
7. 前記コネクタ胴体を前記挿入部の前記所定の位置まで引き込む引込手段をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス給電システム。
8. 前記コネクタ胴体を前記挿入部の前記所定の位置まで引き込む引込手段をさらに備え、
   前記接続状態監視部で前記コネクタ胴体が前記挿入部の前記所定の位置まで挿入されていないと判定されたときに前記引込手段が作動される
   ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載のワイヤレス給電システム。
9. 前記送電部は、前記コネクタ胴体の側面に配置され、
   前記受電部は、前記挿入部の内面に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス給電システム。
10. 前記コネクタ胴体が前記挿入部の前記所定の位置まで挿入されたときに、前記充電用コネクタを前記受電用コネクタに係止するロック手段をさらに備えている
    ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス給電システム。
    
    
    

Images