JP4999089B2 - 移動体に対する無接触電力伝送システム - Google Patents
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Description
固定側に配設した固定コイルの両端が放電用スイッチ手段を介して接続された固定側キャパシタ及び前記固定側キャパシタの両端が充電用スイッチ手段を介して接続された直流電源を有する固定側設備と、
前記固定コイルが形成する磁束と磁気結合し得るように移動体に搭載された移動コイル及び前記移動コイルと前記固定コイルとの磁気結合により発生する電流で充電されて前記移動体の走行用の電動機の電源となる移動側キャパシタを有する移動側設備と、
前記充電用スイッチ手段をオンして前記固定側キャパシタを充電するとともに、前記放電用スイッチ手段をオンして前記固定側キャパシタに充電しておいた電荷の放電に伴う放電電流を前記固定コイルに供給するように制御する制御手段とを有するとともに、
走行中の移動体を検出して移動体検出信号を送出する移動体検出手段をさらに有する一方、
前記制御手段は、前記移動体検出信号を受信して、走行中の前記移動体の前記移動コイルが前記固定コイルとその真上で磁気結合し得る位置に達した後で前記放電用スイッチ手段をオンして前記固定コイルに放電電流を供給するとともに、前記固定コイルとの前記真上での磁気結合が解除される位置に前記移動コイルが達する前に前記放電用スイッチ手段をオフして前記固定コイルに供給する放電電流を遮断するように制御するものであることを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システムにある。
第1の態様に記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記移動体検出手段は前記移動体の走行速度も検出し得るものとし、前記走行速度を表す情報も含む前記移動体検出信号を受信した前記制御手段は前記走行速度が所定の範囲に収まっていない場合には前記移動体が前記固定コイルの上方を通過している間でも前記放電用スイッチ手段のオフ状態を継続して保持するように制御することを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システムにある。
第1の態様に記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記放電電流の波形を整形する波形整形手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記波形整形手段を介して前記放電電流の波形が放物線状に漸増する特性を有するように制御するものであることを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システムにある。
第3の態様に記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記制御手段は、前記波形整形手段を介して前記放電電流の波形が放物線状に漸増する特性を有するように制御するとともに、前記放電電流がピーク値に達した後は前記放電電流の波形が放物線状に漸減して零になるように制御するものであることを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システムにある。
第1乃至第4の態様の何れか一つに記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記制御手段は、前記放電用スイッチ手段をオフ状態とした後、次にオン状態とする前に、前記充電用スイッチ手段を一定時間オン状態とすることで前記直流電源から前記固定側キャパシタに充電電流を供給するように制御するものであることを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システムにある。
第1乃至第5の態様の何れか一つに記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記固定コイルは、前記移動コイルと磁気結合する磁束を発生する主コイルと、この主コイルの前記磁束を引き込むように前記主コイルとは反対方向の電流を供給するようにした副コイルとを有することを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システムにある。
第1乃至第5の態様の何れか一つに記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記固定コイルは、これが形成する磁界が地面に対し垂直な面内にリング状の磁束を形成するような配置とする一方、
前記移動コイルは、前記面に直交する垂直な面内に配設したものであることを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システムにある。
第1乃至第7の態様の何れか一つに記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記固定側設備は前記移動体が走行する路線に沿い多数を間欠的に配設したことを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システムにある。
第1乃至第7の態様の何れか一つに記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記固定側設備は、前記移動体が停止される場所に配設するとともに、前記移動コイルを前記固定コイルの真上に占位させて前記移動体を停止させた状態で前記移動側キャパシタへの充電を行うようにしたものであることを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システムにある。
第1乃至第9の態様の何れか一つに記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記移動体は、車両であり、前記固定側設備は地上に配設された地上コイル及び地上側キャパシタを有する地上設備であり、
前記移動側設備は前記車両に搭載された車載コイル及び前記車両に搭載された車載キャパシタを有する車載設備であることを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システムにある。
第10の態様に記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記車両は、電動機とともに内燃機関による動力も駆動装置として搭載しているハイブリッド車であることを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システムにある。
第1乃至第9の態様の何れか一つに記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記移動体は、移動させながら使用する電気掃除機を含む電気製品であり、前記固定側設備は前記電気製品の走行路となる床に固定された固定コイル及び固定キャパシタを有する設備であり、
前記移動側設備は前記電気製品に搭載された搭載コイル及び前記電気製品に搭載された搭載キャパシタを有する搭載設備であることを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システムにある。
ここで、Vcは車載キャパシタC2の極間電圧であり、
Vc=Q/C2=(Ic2・t)/C2の関係がある。
したがって、式(1)は次式(2)のように表される。
ここで、V2=L12(dI1/dt)(L12は車載コイルL2のインダクタンス)と表すことができるので、次式(3)の微分方程式が成立する。
式(3)を解けば、次式(4)となる。
B 車載設備
1 車両
3、13 制御部
4 車両検出センサ
5 道路
16 波形整形回路
L1,L11 地上コイル
L2,L12 車載コイル
C1 地上側キャパシタ
C2 車載キャパシタ
S 車両検出信号
S1 放電用スイッチ
S2 充電用スイッチ
DC 直流電源
Claims (12)
- 固定側に配設した固定コイルの両端が放電用スイッチ手段を介して接続された固定側キャパシタ及び前記固定側キャパシタの両端が充電用スイッチ手段を介して接続された直流電源を有する固定側設備と、
前記固定コイルが形成する磁束と磁気結合し得るように移動体に搭載された移動コイル及び前記移動コイルと前記固定コイルとの磁気結合により発生する電流で充電されて前記移動体の走行用の電動機の電源となる移動側キャパシタを有する移動側設備と、
前記充電用スイッチ手段をオンして前記固定側キャパシタを充電するとともに、前記放電用スイッチ手段をオンして前記固定側キャパシタに充電しておいた電荷の放電に伴う放電電流を前記固定コイルに供給するように制御する制御手段とを有するとともに、
走行中の移動体を検出して移動体検出信号を送出する移動体検出手段をさらに有する一方、
前記制御手段は、前記移動体検出信号を受信して、走行中の前記移動体の前記移動コイルが前記固定コイルとその真上で磁気結合し得る位置に達した後で前記放電用スイッチ手段をオンして前記固定コイルに放電電流を供給するとともに、前記固定コイルとの前記真上での磁気結合が解除される位置に前記移動コイルが達する前に前記放電用スイッチ手段をオフして前記固定コイルに供給する放電電流を遮断するように制御するものであることを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システム。 - 請求項1に記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記移動体検出手段は前記移動体の走行速度も検出し得るものとし、前記走行速度を表す情報も含む前記移動体検出信号を受信した前記制御手段は前記走行速度が所定の範囲に収まっていない場合には前記移動体が前記固定コイルの上方を通過している間でも前記放電用スイッチ手段のオフ状態を継続して保持するように制御することを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システム。 - 請求項1に記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記放電電流の波形を整形する波形整形手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記波形整形手段を介して前記放電電流の波形が放物線状に漸増する特性を有するように制御するものであることを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システム。 - 請求項3に記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記制御手段は、前記波形整形手段を介して前記放電電流の波形が放物線状に漸増する特性を有するように制御するとともに、前記放電電流がピーク値に達した後は前記放電電流の波形が放物線状に漸減して零になるように制御するものであることを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システム。 - 請求項1乃至請求項4の何れか一つに記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記制御手段は、前記放電用スイッチ手段をオフ状態とした後、次にオン状態とする前に、前記充電用スイッチ手段を一定時間オン状態とすることで前記直流電源から前記固定側キャパシタに充電電流を供給するように制御するものであることを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システム。 - 請求項1乃至請求項5の何れか一つに記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記固定コイルは、前記移動コイルと磁気結合する磁束を発生する主コイルと、この主コイルの前記磁束を引き込むように前記主コイルとは反対方向の電流を供給するようにした副コイルとを有することを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システム。 - 請求項1乃至請求項5の何れか一つに記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記固定コイルは、これが形成する磁界が地面に対し垂直な面内にリング状の磁束を形成するような配置とする一方、
前記移動コイルは、前記面に直交する垂直な面内に配設したものであることを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システム。 - 請求項1乃至請求項7の何れか一つに記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記固定側設備は前記移動体が走行する路線に沿い多数を間欠的に配設したことを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システム。 - 請求項1乃至請求項7の何れか一つに記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記固定側設備は、前記移動体が停止される場所に配設するとともに、前記移動コイルを前記固定コイルの真上に占位させて前記移動体を停止させた状態で前記移動側キャパシタへの充電を行うようにしたものであることを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システム。 - 請求項1乃至請求項9の何れか一つに記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記移動体は、車両であり、前記固定側設備は地上に配設された地上コイル及び地上側キャパシタを有する地上設備であり、
前記移動側設備は前記車両に搭載された車載コイル及び前記車両に搭載された車載キャパシタを有する車載設備であることを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システム。 - 請求項10に記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記車両は、電動機とともに内燃機関による動力も駆動装置として搭載しているハイブリッド車であることを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システム。 - 請求項1乃至請求項9の何れか一つに記載する移動体に対する無接触電力伝送システムにおいて、
前記移動体は、移動させながら使用する電気掃除機を含む電気製品であり、前記固定側設備は前記電気製品の走行路となる床に固定された固定コイル及び固定キャパシタを有する設備であり、
前記移動側設備は前記電気製品に搭載された搭載コイル及び前記電気製品に搭載された搭載キャパシタを有する搭載設備であることを特徴とする移動体に対する無接触電力伝送システム。
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