JP2018065407A - Burying structure of power supply electrode and noncontact type power supply travel passage - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に対して、給電導体からワイヤレスで給電を行うようにした給電装置における、給電電極の埋設構造及び非接触型給電走行路に関する。 The present invention relates to an embedded structure of a power supply electrode and a non-contact power supply traveling path in a power supply apparatus that wirelessly supplies power to a vehicle from a power supply conductor.
従来、電気自動車や電動カート、AGV(Automated Guided Vehicle 無人搬送車)等、電気エネルギーを動力に用いる車両に対して電力を給電する給電装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1記載の給電装置は、以下のように構成されている。
車両側は、電気エネルギーを動力とするモーター、整流回路、及び車輪等を有する車両システム、又は、電気エネルギーを動力とするモーター、バッテリ、整流回路、及び車輪等を有する車両システムである。車輪側は、路面側に敷設された導体から電力を受電する。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed a power supply device that supplies electric power to a vehicle that uses electric energy as power, such as an electric vehicle, an electric cart, and an AGV (Automated Guided Vehicle) (for example, see Patent Document 1).
The power supply device described in
The vehicle side is a vehicle system having a motor powered by electric energy, a rectifier circuit, and wheels, or a vehicle system having a motor powered by electric energy, a battery, a rectifier circuit, wheels, and the like. The wheel side receives electric power from a conductor laid on the road surface side.
例えば、車輪と近接する車体側には電極が配設されている。また、タイヤの内部には、タイヤ内導体としてのスチールベルトが設けられている。そして、路面側に敷設された導体と車輪側に設けられたスチールベルトとの間、また、車輪側に設けられたスチールベルトと車体側に配設された電極との間に静電容量が形成されることにより、結果的に車体側に配設された電極と路面側に敷設された導体との間に静電容量が形成される。この静電容量を介して路面側に敷設された導体から車体側に配設された電極に高周波電力エネルギーを伝送させるようになっている。 For example, an electrode is disposed on the vehicle body side close to the wheel. Further, a steel belt as a tire inner conductor is provided inside the tire. Capacitance is formed between the conductor laid on the road surface side and the steel belt provided on the wheel side, and between the steel belt provided on the wheel side and the electrode provided on the vehicle body side. As a result, a capacitance is formed between the electrode disposed on the vehicle body side and the conductor laid on the road surface side. High-frequency power energy is transmitted from the conductor laid on the road surface side to the electrode disposed on the vehicle body side via this capacitance.
路面側は、金属平板等からなる電極すなわち導体が連続的に路面上に配列、又は埋設して配列され、この導体に高周波電力を給電する電源装置が接続されている。
ところで、例えば路面側に敷設される導体を路面上に連続的に配列した場合、これはすなわち電車の線路と同等の形態となる。そのため、敷設されている2つの導体を、人が同時に触れないようにするため、2つの導体の配置位置や配置方法に制約を受けることになる。
On the road surface side, electrodes made of a metal flat plate, that is, conductors are continuously arranged or buried on the road surface, and a power supply device that supplies high-frequency power to the conductors is connected.
By the way, for example, when the conductors laid on the road surface side are continuously arranged on the road surface, this is a form equivalent to that of a train track. Therefore, in order to prevent a person from touching two laid conductors at the same time, the arrangement position and arrangement method of the two conductors are restricted.
また、一般的に道路はアスファルト等で構成されているため、金属平板を導体として路面上に敷設すると、金属製の路面はスリップが生じる可能性があり、また、メンテナンスやコスト等、数々の点で不利である。
また、一般的な建築床は、コンクリート、カーペット、長尺シート、塗装等様々であり、建物としての機能性や意匠性によって決定される。そのため、床上に電極を連続的に配列することは、建物としての機能性、意匠性を損なう要因となる。
Also, since roads are generally made of asphalt, etc., if a metal flat plate is laid on the road surface as a conductor, the metal road surface may slip, and there are many points such as maintenance and cost. It is disadvantageous.
Moreover, a general building floor has various things, such as concrete, a carpet, a elongate sheet | seat, and painting, and is determined by the functionality and design nature as a building. Therefore, continuously arranging the electrodes on the floor is a factor that impairs the functionality and design of the building.
電極としての導体を走行路側に敷設する方法として、路面に埋設することも考えられる。しかしながら、導体が埋設される部材の材質によって、給電効率に影響が及ぶ可能性があるため、単に、導体を埋設すればよいというわけにはいかない。
例えば、路面側に敷設される導体を、道路の延びる方向に路面上に連続的に配列し、導体に高周波電力エネルギーを送電することで、車体側に配設された電極と道路側に敷設された導体との間に形成された静電容量を介して車体側に配設された電極に高周波電力エネルギーを伝送させるようにした場合、例えばMHz帯の高周波電流を導体に送電すると、導体周囲の電気特性、つまり比誘電率や誘電正接等の特性によって高周波電力の伝搬損失が大きく変化する。特に、送電距離が長く、また大電力を送電する場合には、伝搬損失は重要な課題となる。
As a method of laying a conductor as an electrode on the traveling road side, it is conceivable to bury the conductor on the road surface. However, since the power supply efficiency may be affected by the material of the member in which the conductor is embedded, it is not possible to simply embed the conductor.
For example, conductors laid on the road surface side are continuously arranged on the road surface in the road extending direction, and high-frequency power energy is transmitted to the conductors, thereby laying on the road side with the electrodes disposed on the vehicle body side. When high-frequency power energy is transmitted to the electrode disposed on the vehicle body via the capacitance formed between the conductor and the conductor, for example, when a high-frequency current in the MHz band is transmitted to the conductor, The propagation loss of high-frequency power varies greatly depending on electrical characteristics, that is, characteristics such as relative permittivity and dielectric loss tangent. In particular, when a transmission distance is long and high power is transmitted, propagation loss is an important issue.
そこで、この発明は上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、給電効率の低下を抑制することの可能な給電電極の埋設構造及び非接触型給電走行路を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has been made paying attention to the above-mentioned conventional unsolved problems, and it is intended to provide a feed electrode embedded structure and a non-contact feed path that can suppress a reduction in feed efficiency. It is aimed.
本願発明の一態様によれば、基体上に配置されるグランド板と、グランド板上に配置される絶縁性の素材からなる基層材と、基層材の上に配置される誘電損失の少ない素材からなる表層材と、基層材及び表層材のいずれか一方又は両方に亙って埋設され互いに所定間隔を空けて配置された第一給電電極及び第二給電電極と、平面視で第一給電電極と第二給電電極との間に相当する領域に、グランド板上から表層材にかけて設けられ上面が表層材の上面と同一面を形成する絶縁材と、第一給電電極及び第二給電電極に接続される給電用ケーブルと、を備え、第一給電電極及び第二給電電極はそれぞれ複数の電極板を含み、第一給電電極に含まれる一又は隣り合う複数の電極板と、この電極板と幅方向に並んだ第二給電電極に含まれる一又は隣り合う複数の電極板とを一つのセクタとし、このセクタに対し、給電用ケーブルからセクタ毎に給電する給電電極の埋設構造、が提供される。 According to one aspect of the present invention, a ground plate disposed on a substrate, a base layer material made of an insulating material disposed on the ground plate, and a material with low dielectric loss disposed on the base layer material And a first feeding electrode and a second feeding electrode that are embedded over one or both of the base layer material and the surface layer material and arranged at a predetermined interval from each other, and the first feeding electrode in plan view Connected to the first feeding electrode and the second feeding electrode, in the region corresponding to the second feeding electrode, is provided from the ground plate to the surface layer material, and the upper surface forms the same surface as the upper surface of the surface layer material. A first power supply electrode and a second power supply electrode each including a plurality of electrode plates, one or a plurality of adjacent electrode plates included in the first power supply electrode, and the width direction of the electrode plates One or adjacent to the second feeding electrode Bovine a plurality of electrode plates and a single sector, to the sector, buried structures feeding electrode for feeding power from the power supply cable for each sector, is provided.
本発明によれば、給電効率の低下を抑制すると共に、伝搬損失を低減し、高い給電効率でワイヤレス給電を行うことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while suppressing the fall of electric power feeding efficiency, a propagation loss can be reduced and wireless electric power feeding can be performed with high electric power feeding efficiency.
以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の具体的な構成について記載されている。しかしながら、このような特定の具体的な構成に限定されることなく他の実施態様が実施できることは明らかであろう。また、以下の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、実施形態で説明されている特徴的な構成の組み合わせの全てを含むものである。 In the following detailed description, numerous specific specific configurations are described to provide a thorough understanding of embodiments of the invention. However, it will be apparent that other embodiments may be practiced without limitation to such specific specific configurations. Further, the following embodiments do not limit the invention according to the claims, but include all combinations of characteristic configurations described in the embodiments.
本願発明の一実施形態に係る給電電極の埋設構造は、グランド板上に配置される絶縁性の素材からなる基層材と、基層材の上に配置される誘電損失の少ない素材からなる表層材と、基層材及び表層材のいずれか一方又は両方に亙って埋設され互いに所定間隔を空けて配置された第一給電電極及び第二給電電極と、平面視で第一給電電極と第二給電電極との間に相当する領域に、グランド板上から表層材にかけて設けられ上面が表層材の上面と同一面を形成する絶縁材と、第一給電電極及び第二給電電極に接続される給電用ケーブルと、を備え、第一給電電極及び第二給電電極はそれぞれ複数の電極板を含み、第一給電電極に含まれる一又は隣り合う複数の電極板と、この電極板と幅方向に並んだ第二給電電極に含まれる一又は隣り合う複数の電極板とを一つのセクタとし、このセクタに対し、給電用ケーブルからセクタ毎に給電する。 An embedded structure of a feeding electrode according to an embodiment of the present invention includes a base layer material made of an insulating material arranged on a ground plate, and a surface layer material made of a material with low dielectric loss arranged on the base layer material. A first feeding electrode and a second feeding electrode which are embedded over one or both of the base layer material and the surface layer material and arranged at a predetermined interval from each other, and the first feeding electrode and the second feeding electrode in plan view Between the ground plate and the surface layer material, in an area corresponding to the insulating material whose upper surface forms the same surface as the upper surface of the surface layer material, and a power supply cable connected to the first power supply electrode and the second power supply electrode The first feeding electrode and the second feeding electrode each include a plurality of electrode plates, one or a plurality of adjacent electrode plates included in the first feeding electrode, and the electrode plates arranged in the width direction. One or a plurality of adjacent ones included in the two feeding electrodes A plate as one sector, to the sector, to power for each sector from the power supply cable.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1から図3は、本発明を適用した給電装置の一例を示す概略構成図であり、電気自動車や電動カート、電動フォークリフト、電動自動運搬装置等の車両に対して給電を行う給電装置の一例である。
給電装置は、車両側に設けられる受電側装置と走行路側に設けられる給電側装置とを含む。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 are schematic configuration diagrams illustrating an example of a power supply device to which the present invention is applied, and an example of a power supply device that supplies power to a vehicle such as an electric vehicle, an electric cart, an electric forklift, or an electric automatic transport device. It is.
The power feeding device includes a power receiving side device provided on the vehicle side and a power feeding side device provided on the traveling road side.
受電側装置は、図1に示すように、受電用の第一電極1及び第二電極2と、第一電極1及び第二電極2間に接続される整流回路3と、整流回路3に接続される負荷4と、を備える。負荷4としては、バッテリ及びモーターを設置するか、又はモーターのみを設置する。
給電には、車両が有する車輪のうち2つの車輪が選択される。例えば、右後輪が第一車輪5、左後輪が第二車輪6として選択される。
The power receiving side device is connected to the
Two wheels are selected from among the wheels of the vehicle for power supply. For example, the right rear wheel is selected as the
図示しない車体の、第一車輪5の上方となる位置には、第一車輪5の外周と対向するように、第一電極1が配置され、同様に車体の、第二車輪6の上方となる位置には、第二車輪6の外周と対向するように、第二電極2が配置されている。例えば、車両のフェンダーから車輪の外周面に向けて突出させたロッドの先端に、第一電極1、第二電極2として平板状の電極を設ければよい。或いはフェンダーの内面に、車輪の外周に対面するように平板状の電極を設けてもよい。また、タイヤの内部には、タイヤ内導体としてのスチールベルトが設けられている。そして、後述の走行路側に敷設された第一給電電極14、第二給電電極15と車輪側に設けられたスチールベルトとの間、また、車輪側に設けられたスチールベルトと車体側に配設された第一電極1、第二電極2との間に静電容量が形成されることにより、結果的に車体側に配設された第一電極1と走行路側に敷設された第一給電電極14との間、また、第二電極2と第二給電電極15との間に静電容量が形成される。この静電容量を介して走行路側に敷設された第一給電電極14、第二給電電極15から車体側に配設された第一電極1、第二電極2に高周波電力が伝送される。
The
走行路側に敷設される給電側装置は、図2に示すように、給電側装置が設置される基体11上に積層されるグランド板12と、グランド板12の直上に積層される基層材13と、基層材13の上に所定間隔で左右に配置される第一給電電極14及び第二給電電極15と、第一給電電極14及び第二給電電極15を覆うように基層材13上に配置される表層材16と、表層材16及び基層材13の、平面視で第一給電電極14及び第二給電電極15間の領域に設けられたボイド構造材17と、第一給電電極14及び第二給電電極15に給電するための給電用ケーブル18と、を備える。
As shown in FIG. 2, the power feeding side device laid on the traveling road side includes a
表層材16の、第一給電電極14及び第二給電電極15とは逆側の面が電気自動車等の車両の走行路面となる。
なお、例えば、給電側装置が工場の床等建物内に設置される場合には、建物スラブが基体11となる。また、給電側装置が道路や駐車場等に設置される場合には、路盤又はコンクリート基層等が基体11となる。
A surface of the
For example, when the power supply side device is installed in a building such as a factory floor, the building slab becomes the
給電電極としての第一給電電極14及び第二給電電極15は、図3に示すように、それぞれ複数の電極板14a、15aが一方向に配列されて構成される。また、電極板14a、15aは、それぞれ板形状、シート形状、又はメッシュ形状に形成され、所定間隔を空けて図2に示すように左右に並べて配置される。第一給電電極14及び第二給電電極15は、給電用ケーブル18を介して高周波電力給電用の電源装置19に接続される。この高周波電力給電用の電源装置19は、1又は複数の電源装置を含み、車両の走行の邪魔にならない場所に配置される。第一給電電極14及び第二給電電極15は、車両の走行路において、第一車輪5及び第二車輪6が、平面視で第一給電電極14及び第二給電電極15上を走行し得る幅と間隔で設ければよい。
As shown in FIG. 3, the first
アース用のグランド板12は、例えば、金属板、金属シート等の金属面材、金属メッシュ等の金属格子材で構成される。金属板、金属シートは、高周波電力のスキンデプスを十分満足する厚みを有する金属からなり、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス等からなる。金属メッシュは、高周波電力の波長に比べて十分に格子間隔が狭く配置された金属部材からなる。グランド板12は、このグランド板12が積層される基体11が土壌や路盤、コンクリート基層等、高周波電力の損失を伴う誘電体、或いは電気的な抵抗体である場合に、その影響を抑制する目的で敷設される。
The grounding
グランド板12は、グランド板12が配置された領域が、平面視で、第一給電電極14と第二給電電極15と一致し、さらに、第一給電電極14と第二給電電極15との間の領域と一致するように配置される。なお、グランド板12が配置された領域が、平面視で、第一給電電極14と第二給電電極15と一致し、さらに、第一給電電極14と第二給電電極15との間の領域と一致する領域を含む、さらに広い領域と一致するように配置してもよい。
In the
基層材13は、平面視で、第一給電電極14と重なる領域を含む第一基層材13aと、第二給電電極15と重なる領域を含む第二基層材13bと、を備える。
基層材13は絶縁性の素材からなると共に、誘電損失が少ない素材からなり、第一給電電極14及び第二給電電極15とグランド板12との間に発生する誘電損失を低減する。基層材13は、例えば、アスファルト材料又はセメント系材料にセラミックスを混入させた素材からなる。なお、基層材13は、アスファルト材料又はセメント系材料にセラミックスを混入させた素材に限るものではなく、比誘電率又は誘電正接又はこれら両方が、一般骨材よりも小さい物質を、アスファルト材料又はセメント系材料に混入させた素材から構成することもできる。
The
The
給電用の第一給電電極14及び第二給電電極15は、ワイヤレス給電を行うための電力の送電路であり、図3に示すように、同一方向に配置された板形状の複数の電極板からなる。第一給電電極14に含まれる電極板14a及び第二給電電極15に含まれる電極板15bは、高周波電力のスキンデプスを十分満足する厚みを有する、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属製のシート部材からなる。電極板14a及び電極板15aは、給電用ケーブル18を介して高周波電力給電用の電源装置19から供給される高周波電力の波長に比べて、十分に格子間隔が狭く配置された金属メッシュであってもよく、また、シート形状であってもよい。これら電極板14a及び電極板15aは、基層材13に埋設されていてもよく、逆に表層材16に埋設されていてもよい。また、基層材13と表層材16とに亙ってこれら間に埋設されていてもよく、表層材16の走行路面となる面が平坦となるように、基層材13と、電極板14a及び電極板15bと、表層材16と、が積層されていればよい。
The first
表層材16は、電極板14a及び電極板15aの保護層となる部材であり、また、路面表層や、建築床の仕上げ材としての機能を持つ。また、表層材16は、第一給電電極14と第二給電電極15との間の短絡を防止する。
表層材16は、平面視で、第一基層材13aと重なる第一表層材16aと、第二基層材13bと重なる第二表層材16bと、を備え、例えば、アスファルト材料又はセメント系材料にセラミックスを混入させた素材からなる。なお、表層材16は、アスファルト材料又はセメント系材料にセラミックスを混入させた素材に限るものではなく、比誘電率又は誘電正接又はこれら両方が、一般骨材よりも小さい物質を、アスファルト材料又はセメント系材料に混入させた素材から構成することもできる。
The
The
表層材16は、車両の重量や走行時の振動に耐え得る強度を持ち、且つ、効率低下の点から比較的薄い素材であることが好ましい。
なお、ここでは、表層材16が、アスファルト材料又はセメント系材料にセラミックスを混入させた素材からなる場合について説明するが、必ずしもこれに限るものではない。後述のように、基層材13のみをアスファルト材料又はセメント系材料にセラミックスを混入させた素材とするだけでも、伝搬損失を抑制し給電効率を向上させることができるため、表層材16は他の素材からなるものであってもよい。この場合、表層材16としては、例えば、アスファルト材料、コンクリート材料、セラミックス材料、プラスチック、木、発泡スチロール等を適用することができる。また、これら材料から表層材16が構成される場合には、表層材16は、単一の素材で構成されているだけでなく、複数の素材を、複層したもの、あるいは複合したものであってもよい。また、金属繊維等、導電性が高い物質をコンクリート等に混入し、電気抵抗を低くした部材からなるものであってもよい。
The
In addition, although the case where the
ボイド構造材17は、図2に示すように、第一基層材13a、第一給電電極14及び第一表層材16aの積層体と、第二基層材13b、第二給電電極15及び第二表層材16bの積層体との間に設けられる。
ボイド構造材17は、断面が直方体の中空構造を有し、断面の幅は、第一給電電極14及び第二給電電極15間の幅と同一であり、断面の高さは、ボイド構造材17の上面が表層材16の上面と同一面を形成する高さである。ボイド構造材17は、例えば、セラミックスや樹脂材料等、ボイド構造材17の上面を走行する車両を支持可能な強度を有し、誘電率が比較的低く、絶縁抵抗の高い材料からなる。
As shown in FIG. 2, the
The
ボイド構造材17の中空部内には、一端が、電源装置19に接続された給電用ケーブル18が配置される。例えば、単相交流を給電する場合には、二本の給電用ケーブル18が配置される。
給電用ケーブル18は、平面視で図3に示すように、ボイド構造材17の中空部内に配置されることによって、第一給電電極14及び第二給電電極15間に配置される。
In the hollow portion of the
The
給電用ケーブル18を挟んで向かい合う第一給電電極14の電極板14aと第二給電電極15の電極板15aとを対として隣り合う二対の電極板14a及び電極板15aを一つのセクタとする。そして、一方の給電用ケーブル18に切替装置20を介して分岐ケーブル18aの一端が接続され、分岐ケーブル18aの他端は、同一セクタ内の二つの電極板14aに接続される。同様に、他方の給電用ケーブル18に切替装置20を介して分岐ケーブル18bの一端が接続され、分岐ケーブル18bの他端は、同一セクタ内の二つの電極板15aに接続される。各セクタが分岐ケーブル18a、18bを介して給電用ケーブル18に接続されることによって、セクタ毎に給電が行われる。
The
切替装置20は、例えば図3に示すように、二つのスイッチsw1及びsw2を有する。スイッチsw1は、給電用ケーブル18に介挿され、給電用ケーブル18を導通状態又は遮断状態に切り換える。スイッチsw2は、分岐ケーブル18a、又は18bに介挿され、分岐ケーブル18a、18bと、給電用ケーブル18との接続を導通状態又は遮断状態に切り換える。スイッチsw2は、スイッチsw1よりも電源装置19側に設けられる。
For example, as illustrated in FIG. 3, the switching
そして、同一セクタ内の電極板14a、15aそれぞれに接続される一対の切替装置20に含まれるスイッチsw1及びスイッチsw2を切り換えることによって、一つ又は複数のセクタに電力を供給することができる。これによって、例えば、給電対象の電気自動車等が存在するセクタのみに、給電用ケーブル18を介して電力供給を行うこと等が可能となり、効率よく電力供給を行うことができる。
ここでスイッチsw1及びスイッチsw2は電源装置19に搭載した図示しない制御装置によって制御される。制御装置は、給電対象の電気自動車等の現在位置を検出し、電気自動車等の現在位置に対応するセクタを特定し、特定したセクタについてのみ給電用ケーブル18から給電を行うように、スイッチsw1、sw2を切り換える。
Then, by switching the switch sw1 and the switch sw2 included in the pair of switching
Here, the switch sw1 and the switch sw2 are controlled by a control device (not shown) mounted on the
また、複数のセクタが連なる方向におけるセクタ長は、給電用ケーブル18により伝送される電力信号(給電電力)の給電周波数の1/2波長以下に設定される。例えば、給電周波数は13.56MHz、波長約22mに設定され、各セクタのセクタ長は、波長(約22m)の1/2以下、すなわち約11m以下に設定される。これによって、各セクタにおける定在波を原因とした給電効率の低下を抑制するようになっている。なお、定在波は電極板14a、15aの周囲の表層材16や基層材13の誘電率によって短縮されるため、実際には、セクタ長を、給電周波数の1/2以下よりも短くすることが望ましい。また、セクタに含まれる電極板14a、15aの、セクタ長方向における長さは、一つのセクタに含まれる電極板14a、15aの数に応じて設定される。例えば、図3に示すように、一つのセクタに電極板14a、及び電極板15aがそれぞれ2つずつ含まれる場合には、電極板14a、15aのセクタ長方向における長さは、電力信号の給電周波数の1/4波長以下に設定される。また、例えば、一つのセクタに電極板14a、15aが1つずつ含まれる場合には、電極板14a、15aのセクタ長方向における長さは、電力信号の給電周波数の1/2波長以下に設定される。
The sector length in the direction in which a plurality of sectors are connected is set to be equal to or less than ½ wavelength of the feeding frequency of the power signal (feeding power) transmitted by the feeding
給電用ケーブル18は、伝搬損失の低いケーブルで構成され、例えば、同軸ケーブルで構成される。分岐ケーブル18a、18bは、給電用ケーブル18に比較して分岐ケーブル18a、18bにおける伝搬損失が小さいため、必ずしも、伝搬損失の低いケーブルで構成されなくともよいが、伝搬損失の低いケーブルで構成した方が、伝搬損失による影響をより低減することができる。
The
以上のようにして形成される給電装置は、第一給電電極14及び第二給電電極15それぞれを、複数の電極板14a、15aから構成し、一つの電極板14aと一つの電極板15aとの対を二対含むセクタ毎に、給電用ケーブル18により給電を行うようにしている。そのため、各セクタにおける各電極板14a、15a上における伝搬損失を低減することができ、結果的に、第一給電電極14、第二給電電極15における伝搬損失を低減することができる。
In the power supply device formed as described above, each of the first
つまり、セクタ毎に給電を行っているため、伝搬損失は各セクタのセクタ長によって決まることになる。例えば、第一給電電極14及び第二給電電極15が一連の給電電極で構成される従来方式の給電路構造が、1mの長さの給電路における伝搬損失が5%である材料で構成された場合、10mの長さでの伝搬損失は40%となる。一方、本発明の一実施形態に係る給電側装置において、例えばセクタ長が1mであり、10個のセクタを有し、セクタ長の合計が10mである場合の伝搬損失は、「5%+給電用ケーブル18及び分岐ケーブル18a、18bにおける伝搬損失」とすることができる。ここで、給電用ケーブル18、分岐ケーブル18a、18bとして、同軸ケーブルを用いているため、給電用ケーブル18等のケーブルにおける伝搬損失は、給電電極における伝搬損失に比較して非常に低い。したがって、本発明の一実施形態における給電側装置を用いることによって、効率的な長距離給電路を形成することができる。
That is, since power is supplied for each sector, the propagation loss is determined by the sector length of each sector. For example, a conventional power supply path structure in which the first
また、このように給電用ケーブル18の延びる方向に発生する伝搬損失を低減することができる。そのため、例えば電源装置19側に設けられた一つのインバータによって供給することのできる給電路の長さを延長することができる。その結果、より安価な給電路を実現することができる。
また、このとき、セクタ長を、給電用ケーブル18により伝送される電力信号の給電周波数の1/2波長以下に設定している。そのため、電力の長距離伝搬時に発生する定在波節による給電効率の低下を防止することができる。また、セクタ長を、給電周波数の1/2波長以下とすることで、定在波により給電不可領域が生じることをより確実に回避することができる。
Further, the propagation loss that occurs in the extending direction of the
At this time, the sector length is set to ½ wavelength or less of the power supply frequency of the power signal transmitted by the
さらに、給電用ケーブル18、分岐ケーブル18a、18bとして、同軸ケーブルを用いている。そのため、電源装置19と電極板14a、15aとの間の距離が比較的長い場合であっても伝搬損失を低減することができる。つまり、同軸ケーブルは、表層材16と基層材13との間に一連の給電電極を配置することで構成される給電路と比べて非常に低損失であるため、給電用ケーブル18、分岐ケーブル18a、18bによる伝搬距離が長くなったとしても、従来の給電路に比較して、給電側装置すなわち給電路のさらなる長距離化を図ることができる。すなわち、給電路の伝搬損失を低減することができるため、給電路の長距離化を図ることができる。その結果、例えば、走行中であっても給電路を走行することにより車両への給電が可能となり、走行中の給電を可能にした給電システムを実現することができる。また、給電路を走行することによって車両への給電を行うことができるため、例えば、車両の走行経路にそって給電側装置を敷設することにより、長距離の走行や長時間の走行であっても給電のために車両を停車させることなく走行することができ、また、長距離走行のためのバッテリ等を搭載する必要もない。そのため、例えば、電動フォークリフトや電動自動運搬装置等における作業効率を向上させることができ、また、電気自動車や電動カート等での長距離走行を可能とすることができる。
Further, coaxial cables are used as the
また、第一給電電極14に含まれる電極板14aと第二給電電極15に含まれる電極板15aとを含むセクタ単位で、伝搬損失の低い同軸ケーブルからなる給電用ケーブル18、分岐ケーブル18aを用いて給電を行い、且つ、中空のボイド構造を有するボイド構造材17を用いて第一給電電極14及び第二給電電極15間を絶縁するという、簡易な構成で実現することができる。そのため、コストの大幅な増加を伴うことなく、伝搬損失の低い給電路を実現することができる。
Further, a feeding
さらに、第一給電電極14と第二給電電極15との間にボイド構造材17を設けたため、第一給電電極14と第二給電電極15との間に空間が形成されることになる。そのため、第一給電電極14と第二給電電極15との間を、容易に電気的に分離することができる。
また、ボイド構造材17の中空部内に給電用ケーブル18を配置するため、ボイド構造材17によって、第一給電電極14と第二給電電極15との間を電気的に分離することができると共に、給電用ケーブル18の収納場所としても利用することができ、走行路側における給電側装置の占有面積を低減することができる。
Furthermore, since the
In addition, since the
また、ボイド構造材17の外郭を、セラミックスや樹脂材料等の十分な強度を有し、誘電率が比較的低く、絶縁抵抗の高い材料で構築し、内部を中空としている。そのため、伝搬損失は、第一給電電極14と第二給電電極15との間の素材により影響を受けることが知られているが、ボイド構造材17を用い、第一給電電極14と第二給電電極15との間を空気に近い電気特性とすることによって絶縁することで伝搬損失を低減し、より効率よく給電を行うことができる。
Further, the outline of the
そして、このように伝搬効率を向上させることができるため、特に、電気自動車等においては、道路から電力供給を効率よく受けることができる。すなわち、長距離走行を可能とすることができる。
また、第一給電電極14、第二給電電極15を走行路側に埋設したため、感電を回避するための配置位置等の制約や、意匠性の低下等を伴うことなく実現することができる。
And since propagation efficiency can be improved in this way, especially in an electric vehicle etc., it can receive electric power supply from a road efficiently. That is, it is possible to travel long distances.
In addition, since the first
なお、上記実施形態においては、給電用ケーブル18をボイド構造材17の中空部に配置した場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、第一給電電極14、第二給電電極15それぞれの、ボイド構造材17とは逆側に、第一給電電極14、第二給電電極15の延びる方向に沿って給電用ケーブル18を配置することもできる。また、給電用ケーブル18は必ずしも第一給電電極14、第二給電電極15に沿って配置する必要はなく、第一給電電極14、第二給電電極15に給電することができればどのような位置に配置されてもよい。
In the above embodiment, the case where the
また、上記実施形態においては、切替装置20によって、1つ又は複数のセクタに対して電力供給を行う場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、図4に示すように、各セクタ毎に一対の給電用ケーブル18によって、電源装置19と電極板14a、15aとを接続する。そして、電源装置19側で、電力供給を行う必要のあるセクタに対し、このセクタに接続された一対の給電用ケーブル18を介して給電を行うようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the case where power is supplied to one or a plurality of sectors by the switching
また、上記実施形態においては、ボイド構造材17をグランド板12上に配置し、図2に示すようにその上面が表層材16の上面と同一面を形成する高さに形成した場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、ボイド構造材17を、給電用ケーブル18を収納可能な高さに形成し、ボイド構造材17の上部又は下部に発泡スチロール等の絶縁材を配置し、ボイド構造材17又は絶縁材の上面と表層材16の上面とが同一面となるようにしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the case where the
また、上記実施形態において、図3に示すように第一給電電極14、第二給電電極15のそれぞれに含まれる電極板14a、15aは、同一形状でなくともよく、要はセクタ長が、給電周波数の1/2波長以下であれば、電極板14a、15aの連なる方向における電極板14a、15aの長さはどのような長さであってもよい。また、電極板14a、15aの長さによって、一つのセクタに含まれる電極板14a、15aの数を調整すればよく、例えば、電極板14a、15aの一つの長さがそれぞれ1/2波長程度であれば、一つのセクタに含まれる電極板14a、15aの数はそれぞれ一つとすればよい。
In the above embodiment, as shown in FIG. 3, the
また、上記実施形態においては、第一給電電極14、第二給電電極15により、単一の高周波エネルギーを伝送する場合について説明したが、高周波エネルギーに限らず、他の周波数の交流電力を伝送するようにしてもよい。
また、第一給電電極14、第二給電電極15により、周波数の異なる複数の交流電力を伝送するようにしてもよい。このようにすることによって、例えば、複数の異なる車両に対して、各車両で固有の周波数を用いて交流電力を伝送することができる。
Moreover, in the said embodiment, although the case where the single high frequency energy was transmitted by the
In addition, a plurality of AC powers having different frequencies may be transmitted by the first
また、表層材16は、第一給電電極14及び第二給電電極15が敷設される走行路面とのコントラストが高くなるような色調に形成されていてもよい。つまり、第一給電電極14及び第二給電電極15が埋設されている場合、例えば、車両のドライバは、走行路のどこに第一給電電極14、第二給電電極15が埋設されているかを認識しにくい。表層材16の色調を、走行路面とのコントラストが高くなるように設定することにより、ドライバは、第一給電電極14、第二給電電極15が埋設された表層材16の領域を容易に認識することができる。そのため、第一給電電極14、第二給電電極15を埋設したとしても、第一、第二車輪5、6が、第一、第二給電電極14、15上を走行するように仕向けることができる。その結果、車両への給電を的確に行うことができる。
Moreover, the
また、ボイド構造材17の上面の色調を表層材16とのコントラストが高くなるように設定することによって、車両のドライバは、ボイド構造材17の位置すなわち、第一給電電極14、第二給電電極15間の中央線を認識することができる。したがって、ボイド構造材17が第一、第二給電電極14、15間の中央に配置されているものとすると、このボイド構造材17が第一車輪5、第二車輪6間の幅方向中央にくるように操舵することによって、第一、第二給電電極14、15を埋設したとしても、第一、第二車輪5、6が、第一、第二給電電極14、15上を走行するように仕向けることができる。
Further, by setting the color tone of the upper surface of the
また、本発明の一実施形態における給電電極の埋設構造は、道路や工場の床、駐車場等に適用することができる。例えば道路に適用すれば、電気自動車の長距離走行を可能とすることができる。また、工場の床等に配置した場合には、電動カートやAGV(無人搬送車)への電力供給を行うことができる。また、スーパーマーケット、コンビニエンスストア、サービスエリア等の駐車場の車両駐車スペースや走行スペースに配置することによって、例えば、電気自動車を駐車スペースに駐車させるだけで、或いは、電気自動車を駐車スペースに向けて走行させる若しくは駐車スペースから一般路に向けて走行させるだけで、電力供給を行うことができる。即ち、車両駐車スペースに配置する構成は、非接触型給電所として機能し、走行スペースに配置する構成は、非接触型給電走行路として機能することになる。このような使い方であれば、利用者の使い勝手を大きく向上させることができ、スーパーマーケットなどの商用設備にとっては集客にも繋がるという利点がある。 The power supply electrode burying structure in one embodiment of the present invention can be applied to roads, factory floors, parking lots, and the like. For example, when applied to a road, it is possible to travel long distances of an electric vehicle. Moreover, when arrange | positioning on the floor etc. of a factory, the electric power supply to an electric cart or AGV (automatic guided vehicle) can be performed. In addition, by placing the vehicle in a parking space or a driving space in a parking lot such as a supermarket, a convenience store, or a service area, for example, the electric vehicle can be parked in the parking space or the electric vehicle can be driven toward the parking space. Electric power can be supplied simply by running the vehicle from a parking space toward a general road. That is, the configuration arranged in the vehicle parking space functions as a non-contact type power feeding station, and the configuration arranged in the traveling space functions as a non-contact type power feeding traveling path. Such usage can greatly improve the user-friendliness, and there is an advantage that commercial facilities such as a supermarket can attract customers.
また、この他にも、空港、物流倉庫、市場等といった、決められたルートを、電動フォークやAGV(無人搬送車)等が走行する事が予想される建物の床、ゴルフ場のカート道、遊園地のゴーカート等、屋外で概ね決められたルートを電動車両が走行する床や舗装路等に適用することも可能である。
また、上記実施形態において、図1では、基層材13と表層材16とが平面視で一致して重なる場合について説明したが、平面視で、基層材13と表層材16とは必ずしも同一の大きさでなくてもよく、基層材13と表層材16とが、平面視で第一給電電極14及び第二給電電極15と一致する領域を含んでいればよい。
In addition to this, the floors of buildings where motorized forks, AGVs (automated guided vehicles), etc. are expected to travel on designated routes such as airports, distribution warehouses, markets, etc., golf course cart roads, It is also possible to apply a route generally determined outdoors such as a go-cart in an amusement park to a floor or a paved road on which an electric vehicle travels.
In the above embodiment, FIG. 1 illustrates the case where the
なお、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。
さらに、本発明の範囲は、請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。
It should be noted that the scope of the present invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments, but includes all embodiments that provide the same effects as those intended by the present invention.
Further, the scope of the invention is not limited to the combinations of features of the invention defined by the claims, but can be defined by any desired combination of specific features among all the disclosed features.
1 第一電極
2 第二電極
3 整流回路
4 負荷
11 基体
12 グランド板
13 基層材
14 第一給電電極
14a 電極板
15 第二給電電極
15a 電極板
16 表層材
17 ボイド構造材
18 給電用ケーブル
18a、18b 分岐ケーブル
19 電源装置
20 切替装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記グランド板上に配置される絶縁性の素材からなる基層材と、
前記基層材の上に配置される誘電損失の少ない素材からなる表層材と、
前記基層材及び前記表層材のいずれか一方又は両方に亙って埋設され互いに所定間隔を空けて配置された第一給電電極及び第二給電電極と、
平面視で前記第一給電電極と前記第二給電電極との間に相当する領域に、前記グランド板上から前記表層材にかけて設けられ上面が前記表層材の上面と同一面を形成する絶縁材と、
前記第一給電電極及び前記第二給電電極に接続される給電用ケーブルと、
を備え、
前記第一給電電極及び前記第二給電電極はそれぞれ複数の電極板を含み、
前記第一給電電極に含まれる一又は隣り合う複数の電極板と、当該電極板と幅方向に並んだ前記第二給電電極に含まれる一又は隣り合う複数の電極板とを一つのセクタとし、
当該セクタに対し、前記給電用ケーブルからセクタ毎に給電することを特徴とする給電電極の埋設構造。 A ground plate disposed on the substrate;
A base layer material made of an insulating material disposed on the ground plate;
A surface layer material made of a material with low dielectric loss disposed on the base layer material;
A first feeding electrode and a second feeding electrode, which are embedded over one or both of the base layer material and the surface layer material and arranged at a predetermined interval from each other;
An insulating material provided in an area corresponding to between the first feeding electrode and the second feeding electrode in plan view from the ground plate to the surface layer material, and an upper surface forming the same surface as the upper surface of the surface layer material; ,
A power supply cable connected to the first power supply electrode and the second power supply electrode;
With
Each of the first power supply electrode and the second power supply electrode includes a plurality of electrode plates,
One or a plurality of adjacent electrode plates included in the first power supply electrode, and one or a plurality of adjacent electrode plates included in the second power supply electrode aligned in the width direction with the electrode plate as one sector,
An embedded structure of a feeding electrode, wherein power is fed to the sector from the feeding cable for each sector.
前記グランド板と、前記基層材と、前記表層材と、前記第一給電電極及び前記第二給電電極と、前記絶縁材とは、前記車両の走行方向に延在していることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の給電電極の埋設構造。 The upper surface of the surface layer material becomes the traveling road surface of the vehicle,
The ground plate, the base layer material, the surface layer material, the first feeding electrode and the second feeding electrode, and the insulating material extend in a traveling direction of the vehicle. The buried structure of the feeding electrode according to any one of claims 1 to 6.
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