JP2016073018A - 送電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に搭載された受電装置の送電装置への位置合わせを容易にするとともに、車両の車輪に踏まれる可能性を低減することが可能な構成を備える送電装置を提供する。
【解決手段】送電コイルユニット４００は、渦巻き型の送電コイル４５０を含み、送電コイル４５０は、車両の前後方向の巻回長さｆ１よりも車両の左右方向の巻回長さｗ１の方が長くなるように巻回され、電気機器３００は、筐体６００の内部において、送電コイルユニット４００の車両の前方向側および／または後方向側にのみ配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、非接触で電力を受電装置に送電する送電装置に関する。

特許文献１〜５に開示されているように、非接触で電力を送受電する送電装置および受電装置を用いる電力伝送システムが知られている。特許文献６には、受電装置および送電装置にはいずれも円形コイルが採用された電力伝送システムが開示されている。特許文献７には、携帯端末における非接触の電力伝送システムにおいて、長円形形状の充電コイルが採用された非接触の電力伝送システムが開示されている。

特開２０１３−１５４８１５号公報 特開２０１３−１４６１５４号公報 特開２０１３−１４６１４８号公報 特開２０１３−１１０８２２号公報 特開２０１３−１２６３２７号公報 特開２０１４−０３９４６２号公報 特開２０１４−０１１８５２号公報

受電装置が搭載された車両を移動させて載置面側に載置された送電装置に位置合わせを行なう場合、車両の前後方向の位置合わせは、車両を前後に移動させることで、調整は容易に行なわれる。一方、車両の左右方向の位置合わせは、車両を一旦前後に移動させた後に、ハンドルを左右に回転させて車両を左右方向に移動させる必要があり、車両の前後方向の位置合わせに比べて、運転者にとって車両の左右方向の位置合わせは手間が必要となる。

また、送電装置に高周波電源などの電気機器を一体的に組み込んだ場合には、電気機器の組み込み方によっては、送電装置が大型化し、車輪が送電装置の上に乗り上げる可能性が高くなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、車両に搭載された受電装置の送電装置への位置合わせを容易にするとともに、車輪が乗り上げる可能性を低減することが可能な構成を備える送電装置を提供することにある。

この送電装置においては、車両に搭載された受電装置に非接触で電力を伝送する送電装置であって、送電コイルユニットと、上記送電コイルユニットに接続される電気機器と、上記送電コイルユニットおよび上記電気機器を収容する筐体とを備え、上記送電コイルユニットは、渦巻き型の送電コイルを含み、上記送電コイルは、上記車両の前後方向の巻回長さよりも上記車両の左右方向の巻回長さの方が長くなるように巻回され、上記電気機器は、上記筐体の内部において、上記送電コイルユニットの上記車両の前方向側および／または後方向側にのみ配置されている。

この送電装置によれば、送電コイルは、車両の前後方向の巻回長さよりも車両の左右方向の巻回長さの方が長くなるように巻回されていることから、車両が左右方向にずれた場合であっても、送電コイルは受電コイルに重なり易く、車両に搭載された受電装置の送電装置への位置合わせを容易にする。

さらに、電気機器は、筐体の内部において、送電コイルユニットの車両の前方向側および／または後方向側にのみ配置されている。これにより、筐体の左右方向への拡大が抑制され、車両の駐車時にも、車輪が送電装置に乗り上げることを減少させることができる。

この送電装置によれば、車両に搭載された受電装置の送電装置への位置合わせを容易にするとともに、車両の車輪に踏まれる可能性を低減することが可能な構成を備える送電装置を提供することを可能とする。

実施の形態における電力伝送システムを示す図である。 実施の形態における送電装置の構成を示す斜視図である。 実施の形態における送電装置の構成を示す平面図である。 実施の形態における送電装置の他の構成を示す平面図である。 実施の形態における送電装置と受電装置との位置関係を示す模式図である。 実施の形態における送電装置に対する車両に搭載された受電装置の位置合わせを模式的に示す図である。 比較例における送電装置に対する車両に搭載された受電装置の位置合わせを模式的に示す図である。

本発明に基づいた一例における実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。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。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。図においては、実際の寸法比率では記載しておらず、構造の理解を容易にするために、一部比率を異ならせて記載している。

以下に用いる各図において、図中の矢印Ｆの示す方向は、車両の前進方向および後進方向である前後方向を示し、図中の矢印Ｗの示す方向は、車両の左右方向である幅方向を示す。

（電力伝送システム１０００）
図１を参照して、非接触で電力を伝送する電力伝送システム１０００について説明する。電力伝送システム１０００は、電動車両１００に搭載される受電装置１０と、駐車場等の設備側に設置される送電装置５０とを備える。電動車両１００は、受電装置１０および車両本体１０５を含む。

（受電装置１０）
受電装置１０は、受電コイルユニット２００、および、受電コイルユニット２００により受電された電力を蓄える蓄電装置としてのバッテリ１５０との間に設けられる電気機器１１０を含む。受電コイルユニット２００は、受電コイル２５０および平板状のフェライト板２６０を有する。本実施の形態では、受電コイル２５０としては、渦巻き型コイルを採用している。電気機器１１０は、コンデンサ１２０、整流器１３０、および、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０等を有する。図示では、受電コイル２５０およびコンデンサ２２０は、直列接続されるが、これらは並列接続されてもよい。

車両本体１０５は、電気機器１１０のＤＣ／ＤＣコンバータ１４０に接続されるバッテリ１５０、パワーコントロールユニット１６０、モータユニット１７０、および通信部１８０などを含む。

受電コイル２５０の巻数は、受電コイル２５０と後述の送電コイル４５０との間の距離、ならびに受電コイル２５０と送電コイル４５０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結合係数κなどが大きくなるように適宜設定される。受電コイル２５０は、コンデンサ２２０を介して整流器１３０に接続される。整流器１３０は、受電コイルユニット２００から供給される交流電流を直流電流に変換し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０に供給する。

（送電装置５０）
送電装置５０は、送電コイルユニット４００と電気機器３００とを含む。送電コイルユニット４００は、送電コイル４５０および平板状のフェライト板４６０を有する。本実施の形態では、送電コイル４５０としては、渦巻き型コイルを採用している。電気機器３００は、コンデンサ４２０、高周波電力装置３１０、送電ＥＣＵ３２０、および通信部３２２を含む。外部の交流電源３３０とは、コンセントプラグ３４０等を用いて着脱可能に接続される。図示では、送電コイル４５０およびコンデンサ４２０は、直列接続されるが、これらは並列接続されてもよい。

高周波電力装置３１０は、交流電源３３０から受ける電力を高周波の電力に変換し、変換した高周波電力を送電コイル４５０へ供給する。送電コイル４５０は、受電コイルユニット２００の受電コイル２５０へ、電磁誘導により非接触で電力を送電する。

（送電装置５０の詳細）
図２から図４を参照して、本実施の形態における送電装置５０の詳細構成について説明する。図２は、送電装置５０の構成を示す斜視図、図３は、送電装置５０の構成を示す平面図、図４は、送電装置５０の他の構成を示す平面図である。

本実施の形態における送電装置５０は、上記したように受電装置１０に非接触で電力を送電する送電コイルユニット４００と、送電コイルユニット４００に電力を供給し、外部電源に接続される電気機器３００とを有し、これらの送電コイルユニット４００および電気機器３００は、筐体６００の中に収容されている。したがって、本実施の形態における送電装置５０においては、送電コイルユニット４００および電気機器３００が一体化された構成を有している。筐体６００は、設置壁６１０、蓋部材６２０、および、側壁６３０を含む。

送電装置５０において、渦巻き型コイルが採用された送電コイル４５０は、車両の前後方向の巻回長さ（ｆ１）よりも車両の幅方向の巻回長さ（ｗ１）の方が長くなるように巻回されている。ここで、送電コイル４５０の巻回長さとは、最も外側に位置するコイルの外面を基準として測定した場合の長さを意味する（図３参照）。

さらに、筐体６００内において、電気機器３００は、送電コイルユニット４００に対して、車両の前後方向にのみ配置されている。図２においては、電気機器３００を、前後方向に２分割して配置している。一方、図３においては、電気機器３００を、送電コイルユニット４００の車両の前側にのみ配置している。なお、図示はしていないが、電気機器３００を、送電コイルユニット４００の車両の後側にのみ配置してもよい。

このように、横方向に長く形成された送電コイル４５０を含む送電コイルユニット４００に対して、車両の前後方向の少なくとも一方に電気機器３００を配置することにより、送電装置５０（筐体６００）の左右方向への拡大が抑制される。このことによる作用効果を、図５から図７を参照して説明する。

まず、図５を参照して、（Ａ）は、車両の駐車ずれに対して電力伝送を確保したい範囲Ａ４００を示したものである。前後幅がＦ、左右幅がＷの長方形形状である。（Ｂ）は、の平面図であり、（Ｃ）は送電コイルユニット４００の平面図である。

受電コイル２５０は、受電コイル２５０の左右幅ｗ２および前後幅ｆ２が略同じ巻回長さの略正方形形状に設けられている。一方、送電コイル４５０は、車両の前後方向の巻回長さｆ１よりも車両の幅方向の巻回長さｗ１の方が長くなるように巻回されている。

ここで、送電コイルユニット４００の外形の大きさは、電力伝送を確保したい範囲Ａ４００と略同一に設けられ、送電コイル４５０の左右幅ｗ１は、受電コイル２５０の左右幅ｗ２よりも大きく設けられ、送電コイル４５０の前後幅ｆ１も、受電コイル２５０の前後幅ｆ２よりも大きく設けらている。

このように、送電コイル４５０は、車両の前後方向の巻回長さｆ１よりも車両の幅方向の巻回長さｗ１の方が長くなるように巻回されていることから、車両が左右方向にずれた場合であっても、平面視した場合に、送電コイル４５０は受電コイル２５０に重なり易く、送電装置５０と受電装置１０との間の結合係数を確保することが可能となり、電力伝送を維持することが可能となる。

また、図６に示すように、本実施の形態における送電装置５０においては、外形形状を正方形に近づけることが可能となる。たとえば、縦横６０ｃｍ程度の大きさであれば、車両１００の駐車時にも、車両１００の車輪が送電装置５０を乗り上げることなく、車両１００の受電装置１０を送電装置５０に対して位置合わせすることが可能となる。

一方、図７に示すように、左右方向に長い送電コイルユニット４００に対してさらに左右方向に電気機器３００を載置した送電装置５０の場合には、その外径が左右に細長い形状になるため、車両１００の駐車時に、車両１００の車輪が送電装置５０に乗り上げる可能性が高くなってしまう。

なお、本実施の形態において、電気機器３００は、コンデンサ４２０、高周波電力装置３１０、送電ＥＣＵ３２０、および通信部３２２を含むが、より具体的な機器としては、スイッチング電源、ＰＦＣサブ基板、ファン、ＤＣ／ＲＦ部、５Ｖ／１５Ｖ電源、２４Ｖ電源、共鳴キャパシタ、ヒートシンク、フィルタインダクタ、フィルタコンデンサ、ＳＣＵ７２２、インターフェイス、および、入力制御部等が挙げられる。

以上、実施の形態について説明したが、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。本発明の技術的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すべての変更が含まれることが意図される。

１０ 受電装置、５０ 送電装置、１００ 電動車両、１０５ 車両本体、１１０，３００ 電気機器、１２０，２２０，４２０ コンデンサ、１３０ 整流器、１４０ コンバータ、１５０ バッテリ、１６０ パワーコントロールユニット、１７０ モータユニット、１８０，３２２ 通信部、２００ 受電コイルユニット、２５０ 受電コイル、２６０，４６０ フェライト板、３１０ 高周波電力装置、３３０ 交流電源、４００ 送電コイルユニット、４５０ 送電コイル、６００ 筐体、１０００ 電力伝送システム。

Claims (1)

1. 車両に搭載された受電装置に非接触で電力を伝送する送電装置であって、
   送電コイルユニットと、
   前記送電コイルユニットに接続される電気機器と、
   前記送電コイルユニットおよび前記電気機器を収容する筐体と、
   を備え、
   前記送電コイルユニットは、渦巻き型の送電コイルを含み、
   前記送電コイルは、前記車両の前後方向の巻回長さよりも前記車両の左右方向の巻回長さの方が長くなるように巻回され、
   前記電気機器は、前記筐体の内部において、前記送電コイルユニットの前記車両の前方向側および／または後方向側にのみ配置されている、
   送電装置。

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