JP2022168513A - 非接触給電用のコイルアッセンブリーおよび給電システム - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、本実施形態の非接触給電用の給電システム10は、送電器20から非接触で車両60に電力を供給することが可能なシステムである。給電システム10は、道路RSに設置される送電器20と、車両60に搭載される受電器61とを含む。本実施形態では、道路RSを走行する車両60を例示して説明するが、車両60は、運転手により運転される車両に限られない。例えば、車両60は、工場や倉庫で使用される無人搬送車(AGV)であってもよい。送電器20は、道路RSに設置される場合に限られない。例えば、送電器20は、電力を供給するための場所である充電エリアに設置されてもよい。
第2実施形態に係るコイルアッセンブリー140は、第1実施形態に係るコイルアッセンブリー40に対して、回路構成と、構造とが異なる。第1実施形態と同一の構成については、同じ符号を付し、説明は省略する。図6に示すように、コイルアッセンブリー140が有する送電共振回路141は、給電コイルL1および共振コンデンサC1の他に、第1補償コンデンサC2を有する。第1補償コンデンサC2は、2つの第1外部接続端子TP間に接続され、第1母線LPに配置されている。詳述すると、第1補償コンデンサC2の一方の電極は、2つの第1外部接続端子TPのうちの一方の第1外部接続端子TPと接続され、第1補償コンデンサC2の他方の電極は、他方の第1外部接続端子TPと接続されている。第1補償コンデンサC2を設けることにより、第1母線LPおよび第2母線LNのインダクタンス成分を打ち消し、LC共振回路の共振周波数を目標値とすることができる。また、第1補償コンデンサC2を設けることにより、後段への供給電圧低下を抑制することができる。第1補償コンデンサC2の容量をCとすると、容量Cは、次式(1)で示される。式(1)における「L」は、図6に示す点aから点bまでの区間の第1母線LPのインダクタンスと、点cから点dまでの区間の第2母線LNのインダクタンスとの合計値である。式(1)における「ω」は角周波数である。
C=1/(ω2L)・・・式(1)
図10に示すように、第3実施形態に係るコイルアッセンブリー240は、第1外部接続端子TPおよび第2外部接続端子TNの個数が、第1実施形態とは異なり、それぞれ3つ備える。また、第1母線LPおよび第2母線LNの実施形式が第1実施形態とは異なる。第1実施形態では、第1母線LPおよび第2母線LNは、プリント配線で実施されているが、本実施形態では、所謂、より線構造のケーブルである。その他の構成は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。3つの第1外部接続端子TPは、互いに第1母線LPで接続されている。同様に、3つの第2外部接続端子TNは、互いに第2母線LNで接続されている。これにより、第1外部接続端子TPおよび第2外部接続端子TNをそれぞれ2つ有する構成と比較して、配線抵抗を低減することができ、給電効率を向上させることができる。また、第1外部接続端子TPおよび第2外部接続端子TNをそれぞれ2つ有する構成と比較して、接続可能な端子数が増えるため、敷設の自由度をさらに向上させることができる。第1母線LPおよび第2母線LNを、より線構造のケーブルとすることにより、表皮効果による配線抵抗増加を抑制し、損失を低減することができる。
図11に示すように、第4実施形態に係るコイルアッセンブリー340は、第1外部接続端子TPおよび第2外部接続端子TNをそれぞれ4つ有する点が第1実施形態と異なる。その他の構成は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。4つの第1外部接続端子TPは、互いに第1母線LPで接続されている。同様に、4つの第2外部接続端子TNは、互いに第2母線LNで接続されている。これにより、第1外部接続端子TPおよび第2外部接続端子TNをそれぞれ2つ有する構成と比較して、配線抵抗を低減することができ、給電効率を向上させることができる。なお、第1母線LPおよび第2母線LNをプリント配線で形成する場合には、配線層が2層あるプリント基板を用いると良い。この場合、一方の配線層には、4つの第1態様の第1外部接続端子TPまたは第1コイル端子47と導通する矩形の第1母線LPとなる導体を形成し、他方の配線層には、4つの第1態様の第2外部接続端子TNまたは第2コイル端子50と導通する矩形の第2母線LNとなる導体を形成すると良い。
図12および図13に示すように、第5実施形態に係るコイルアッセンブリー440は、2つのコイルアッセンブリー440がコイル筐体442に収納されている点が、第1実施形態と異なる。また、コイルアッセンブリー440が、第1外部接続端子TPおよび第2外部接続端子TNをそれぞれ8つ有する点が第1実施形態と異なる。また、第1外部接続端子TPおよび第2外部接続端子TNがコア43およびシールド44の上部に配置されている点が第1実施形態と異なる。図12および図13では、第1実施形態と同一の構成については、同じ符号を付している。
図14に示すように、第6実施形態に係るコイルアッセンブリー140は、第2実施形態に係るコイルアッセンブリー140と同じ構成を備えている。第6実施形態では、9個のコイルアッセンブリー140を備えるコイルアッセンブリーユニット150が2つ連結されている。コイル筐体142には、第1筐体接続端子HTPおよび第2筐体接続端子HTNが設けられているため、第1筐体接続端子HTPおよび第2筐体接続端子HTNを接続することにより、コイルアッセンブリーユニット150が有する9個のコイルアッセンブリー140へ配電することができる。
図15に示すように、第7実施形態に係るコイルアッセンブリー640は、第1実施形態と同様に、給電コイルL1と母線基板45との間にコア43およびシールド44を備える構成を有する。第1外部接続端子TPおよび第2外部接続端子TNの個数が、第1実施形態とは異なり、それぞれ4つ備える。9つのコイルアッセンブリー640がコイル筐体642に収納されており、コイルアッセンブリーユニット650を形成している。図15では、第1実施形態と同一の構成については、同じ符号を付している。コイル筐体642には、第2実施形態と同様の第1筐体接続端子HTPおよび第2筐体接続端子HTNが設けられている。
図16に示すように、第8実施形態に係るコイルアッセンブリー640は、第7実施形態に係るコイルアッセンブリー640と同じ構成を備えている。第8実施形態では、9個のコイルアッセンブリー640を備えるコイルアッセンブリーユニット650が4つ連結されている。
図17に示すように、第9実施形態に係るコイルアッセンブリー840は、送電共振回路841の回路構成が第2実施形態とは異なる。その他の構成は、第2実施形態と同様であるため、説明を省略する。送電共振回路841は、給電コイルL1と、共振コンデンサC1と、第1補償コンデンサC2に加え、第2補償コンデンサC3を備える。第2補償コンデンサC3は2つの第2外部接続端子TN間に接続され、第2母線LNに配置されている。詳述すると、第2補償コンデンサC3の一方の電極は、2つの第2外部接続端子TNのうちの一方の第2外部接続端子TNと接続され、第2補償コンデンサC3の他方の電極は、他方の第2外部接続端子TNと接続されている。第1補償コンデンサC2と第2補償コンデンサC3とを設けることにより、第1母線LPおよび第2母線LNのインダクタンス成分を打ち消し、LC共振回路の共振周波数を目標値とすることができる。また、第1補償コンデンサC2および第2補償コンデンサC3を設けることにより、後段への供給電圧低下を抑制することができる。第1補償コンデンサC2の容量をCは、上記の式(1)で示される。ただし、式(1)におけるLは、図17に示す点aから点bまでの区間の第1母線LPのインダクタンスである。同様に、第2補償コンデンサC3の容量をCは、上記の次式(1)で示される。式(1)におけるLは、図17に示す点cから点dまでの区間の第1母線LPのインダクタンスである。
図18に示すように、第10実施形態に係るコイルアッセンブリー1040が有する送電共振回路1041は、第2実施形態に係る送電共振回路141と、スイッチSWを備える点が異なる。図18および図19では、第1実施形態または第2実施形態と同一の構成については、同じ符号を付している。スイッチSWは、共振コンデンサC1の給電コイルL1と接続されていない方の電極と、第1母線LPとの間に接続されている。本実施形態では、図示しない制御回路により、スイッチSWのオン・オフが変更されることにより、複数のコイルアッセンブリー1040のうち、給電に用いられるコイルアッセンブリー1040のみが共振するように制御される。これにより、例えば、車両60が位置するコイルアッセンブリー1040のLC共振回路だけを共振させることで、送電器20を省電力にすることができる。
図20に示すように、第11実施形態に係るコイルアッセンブリー1140が有する送電共振回路1141は、第2実施形態に係る送電共振回路141と、共振コンデンサC101が、バリアブルコンデンサである点が異なる。図20では、第1実施形態または第2実施形態と同一の構成については、同じ符号を付している。本実施形態では、図示しない制御回路により、共振コンデンサC101の容量値が変更されることにより、複数のコイルアッセンブリー1140のうち、給電に用いられるコイルアッセンブリー1140のみが共振するように制御される。つまり、第10実施形態に係るスイッチSWと同様の機能を、共振コンデンサC101は有している。具体的には、給電に用いられないコイルアッセンブリー1140については、共振コンデンサC101の容量値が目標値に対して大きく、または小さくなるように調整される。これにより、例えば、車両60が位置するコイルアッセンブリー1140のLC共振回路だけを共振させることで、送電器20を省電力にすることができる。
(L1)上記実施形態では、複数の外部接続端子が、電源に接続される。これとは別に、複数の外部接続端子が信号源に接続される場合にも、上記構成のコイルアッセンブリー40を適用することができる。信号源により伝達される信号としては、CAN(Controller Area Network)信号や、駆動信号が挙げられる。例えば、第1コイルアッセンブリー40Aの第1外部接続端子TPに信号源が接続され、第1コイルアッセンブリー40Aの第1外部接続端子TPと第2コイルアッセンブリー40Bの第1外部接続端子TPとを電気的に接続することにより、第2コイルアッセンブリー40Bに信号を供給することができる。この場合、コイルアッセンブリー40には、信号源からの信号が伝達される第1母線LPとは別に、電源供給用の母線が備えられることが好ましいが、備えられない構成としてもよい。この構成によれば、コイルアッセンブリー40の敷設の自由度を向上することができる。また、上記実施形態では、複数の外部接続端子の接続先は、高周波電源32であるが、例えば、その他の交流電源でもよく、直流電源でもよい。
Claims (15)
- 非接触給電用のコイルアッセンブリー(40,140,240)であって、
複数の外部接続端子(TP,TN)と、
給電コイル(L1)と、
前記給電コイルと電気的に接続される共振コンデンサ(C1)と、
前記複数の外部接続端子間を電気的に接続する母線(LP,LN)と、を備える、コイルアッセンブリー。 - 請求項1に記載のコイルアッセンブリーであって、
前記コイルアッセンブリーは、さらに、
コア(43)を備える、コイルアッセンブリー。 - 請求項2に記載のコイルアッセンブリー(140)であって、
前記複数の外部接続端子は、前記コアの端部より内側に配置されている、コイルアッセンブリー。 - 請求項2または3に記載のコイルアッセンブリー(40)であって、
前記コアは、前記給電コイルと、前記母線との間に配置されている、コイルアッセンブリー。 - 請求項1から4の何れか一項に記載のコイルアッセンブリーであって、
前記コイルアッセンブリーは、さらに、
シールド(44)を備える、コイルアッセンブリー。 - 請求項5に記載のコイルアッセンブリー(140)であって、
前記複数の外部接続端子は、前記シールドの端部より内側に配置されている、コイルアッセンブリー。 - 請求項5または6に記載のコイルアッセンブリー(40)であって、
前記シールドは、前記給電コイルと、前記母線との間に配置されている、コイルアッセンブリー。 - 請求項1から7の何れか一項に記載のコイルアッセンブリーであって、
前記コイルアッセンブリーは、
前記複数の外部接続端子としての複数の第1外部接続端子(TP)と、
前記複数の外部接続端子としての複数の第2外部接続端子(TN)と、を有する、コイルアッセンブリー。 - 請求項8に記載のコイルアッセンブリー(240)であって、
前記複数の第1外部接続端子と前記複数の第2外部接続端子の数とはそれぞれ、3つ以上である、コイルアッセンブリー。 - 請求項8に記載のコイルアッセンブリー(140)であって、
前記複数の第1外部接続端子と前記複数の第2外部接続端子の数とはそれぞれ、2つであり、
前記複数の第1外部接続端子と接続する前記母線としての第1母線(LP)と、前記複数の第2外部接続端子と接続する前記母線としての第2母線(LN)とは、互いに隣接して配置され、
前記第1母線と、前記第2母線とは、前記給電コイルに隣接して配置されている、コイルアッセンブリー。 - 請求項8から10の何れか一項に記載のコイルアッセンブリーであって、
前記複数の第1外部接続端子と、前記複数の第2外部接続端子とは、形状が互いに異なる、コイルアッセンブリー。 - 請求項8から11の何れか一項に記載のコイルアッセンブリー(140)であって、
前記複数の外部接続端子は、電源用端子であり、
前記複数の第1外部接続端子間に接続され、前記母線に配置された第1補償コンデンサ(C2)と、前記複数の第2外部接続端子間に接続され、前記母線に配置された第2補償コンデンサ(C3)との、少なくとも何れか一方を備える、コイルアッセンブリー。 - 請求項1から12の何れか一項に記載のコイルアッセンブリーであって、
前記コイルアッセンブリーは、さらに、
前記母線が形成された母線基板(45)を備え、
前記複数の外部接続端子の各々は、
前記母線基板上に形成された第1態様と、前記母線基板上に形成され、前記母線基板に形成された前記母線と電気的に接続するコイル端子(47,50)と電気的に接続される第2態様とのいずれかであり、
前記コイルアッセンブリーは、
前記給電コイルは、平面視において矩形の角部を除く範囲に形成されており、
前記第1態様の前記外部接続端子と、前記第2態様の前記外部接続端子と電気的に接続される前記コイル端子とは、前記平面視において前記角部が位置する範囲に形成されている、コイルアッセンブリー。 - 非接触給電用の給電システム(10)であって、
電源(32)と、
第1コイルアッセンブリー(40A)と、
第2コイルアッセンブリー(40B)と、を備え、
前記第1コイルアッセンブリーは、
複数の第1コイル外部接続端子(TP,TN)と、
第1コイル給電コイル(L1)と、
前記第1コイル給電コイルと電気的に接続される第1コイル共振コンデンサ(C1)と、
前記複数の第1コイル外部接続端子間を電気的に接続する第1コイル母線(LP,LN)と、を備え、
前記第2コイルアッセンブリー(40B)は、
少なくとも一つの第2コイル外部接続端子(TP,TN)と、
第2コイル給電コイル(L1)と、
前記第2コイル給電コイルと電気的に接続される第2コイル共振コンデンサ(C1)と、を備え、
前記第1コイルアッセンブリーは、
前記複数の第1コイル外部接続端子の少なくとも何れ一つが前記電源と電気的に接続されて、電力が供給され、
前記第2コイルアッセンブリーは、
前記第1コイルアッセンブリーと電気的に接続されて、前記第1コイルアッセンブリーの前記第1コイル母線を介して前記電力が供給される、給電システム。 - 非接触給電用の給電システム(10)であって、
信号源と、
第1コイルアッセンブリー(40A)と、
第2コイルアッセンブリー(40B)と、を備え、
前記第1コイルアッセンブリーは、
複数の第1コイル外部接続端子(TP,TN)と、
第1コイル給電コイル(L1)と、
前記第1コイル給電コイルと電気的に接続される第1コイル共振コンデンサ(C1)と、
前記複数の第1コイル外部接続端子間を電気的に接続する第1コイル母線(LP,LN)と、を備え、
前記第2コイルアッセンブリーは、
少なくとも一つの第2コイル外部接続端子(TP,TN)と、
第2コイル給電コイル(L1)と、
前記第2コイル給電コイルと電気的に接続される第2コイル共振コンデンサ(C1)と、を備え、
前記第1コイルアッセンブリーは、
前記複数の第1コイル外部接続端子の少なくとも何れ一つが前記信号源と電気的に接続されて、信号が供給され、
前記第2コイルアッセンブリーは、
前記第1コイルアッセンブリーと電気的に接続されて、前記第1コイルアッセンブリーの前記第1コイル母線を介して前記信号が供給される、給電システム。
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