JP5938667B2 - 給電装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車輌に設けられた受電部に対して非接触で給電する給電装置に関する。
従来、非接触の給電装置としては、地面に設置され、車輌に搭載されている受電部に給電するものが知られている（例えば、特許文献１）。
特許文献１では、送電ユニットと受電ユニットの２つのユニットを備える。送電ユニットは、リング状の送電コイルと、このコイルを収納する筐体とを有し、駐車スペース等の車輌が停止する位置の路面側に設置される。受電ユニットは、リング状の受電コイルと、このコイルを収納する筐体とを有し、車輌の底面の、地面に設置された送電ユニットと対向する位置に設置される。受電ユニットに対向する送電ユニットの筐体面（以下、「上面」と呼ぶ）は、送電コイルの径方向と平行になるように形成される。
特開２０１１−１０４３５号公報
しかしながら、従来の給電装置においては、送電ユニットの上面は送電コイルの径方向と平行であるため、上面上に異物が乗りやすい。上面上の異物は、給電中に多くの磁束が貫くことにより加熱されて高温度になるという問題がある。また、異物が加熱されて高温度になることにより、異物と接している部分に穴が開く等して上面の損傷が発生し、この結果、損傷部分から進入してくる異物等が、送電コイルの給電処理に影響を与えてしまう恐れがある。
本発明の目的は、給電中に異物が加熱されて高温度になることを抑制することができる給電装置を提供することである。
本発明の一態様に係る給電装置は、車輌に設けられた受電部に対して非接触で給電する給電装置であって、前記受電部と対向して前記受電部に対して給電するリング状の給電コイルと、前記給電コイルを収納する筐体と、を具備し、前記筐体の前記受電部と対向する面である上面には、前記給電コイルを前記受電部の方向に向かって前記筐体に投影した際に前記給電コイルが投影される部分に、前記給電コイルの径方向において、頂部から前記給電コイルの内縁部に向かって徐々に前記給電コイルに近づく第１の傾斜部と、前記給電コイルが投影される部分に、前記給電コイルの径方向において、前記頂部から前記給電コイルの外周に向かって徐々に前記給電コイルに近づく第２の傾斜部と、が形成される構成を採る。
本発明によれば、給電中に異物が加熱されて高温度になることを抑制することができる。
本発明の実施の形態１に係る充電システムの構成例を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る給電部の斜視図 図２の平面図 図２のＡ−Ａ線断面図 図２のＢ−Ｂ線断面図 図２のＣ−Ｃ線断面図
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
＜充電システムの構成＞
図１は、本発明の実施の形態１における充電システム１０の構成の一例を示すブロック図である。
充電システム１０は、給電装置１００、車輌１５０、蓄電池１５４及び充電装置１７０を有する。
給電装置１００は、給電部１０３が地表ｇから露出するように地面上に設置もしくは埋設される。給電装置１００は、例えば駐車スペースに設けられ、車輌１５０の駐車中に、受電部１５３に対向して充電装置１７０に対して給電する。なお、給電装置１００の構成については後述する。
車輌１５０は、蓄電池１５４及び充電装置１７０を有し、蓄電池１５４を動力源として走行する。車輌１５０は、例えば、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）、ＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）またはＥＶ（Electric Vehicle）といった蓄電池１５４の電力で走行可能な自動車である。
蓄電池１５４は、充電装置１７０により供給される電力を蓄える。
充電装置１７０は、車両側制御部１５１及び受電装置１６０を有し、給電装置１００から給電される電力を蓄電池１５４に供給する。なお、充電装置１７０の構成の詳細については後述する。
車輌側制御部１５１は、受電装置１６０に対して、充電に伴う各種処理または充電停止に伴う各種処理を行うように制御する。
受電装置１６０は、車輌側制御部１５１の制御に従って、給電装置１００から供給された電力を蓄電池１５４に供給する。なお、受電装置１６０の構成については後述する。
＜給電装置の構成＞
給電装置１００は、給電側通信部１０１と、給電側制御部１０２と、給電部１０３とを有する。
給電側通信部１０１は、車輌側通信部１５２からの給電開始信号または給電停止信号を受信する。給電側通信部１０１は、受信した給電開始信号または給電停止信号を給電側制御部１０２に出力する。
給電側制御部１０２は、給電側通信部１０１から入力した給電開始信号に従って、給電部１０３に対して給電を開始するように制御する。給電側制御部１０２は、給電側通信部１０１から入力した給電停止信号に従って、給電部１０３に対して給電を停止するように制御する。
給電部１０３は、給電コイル１０３ａを有する。給電部１０３は、給電側制御部１０２の制御に従って、給電コイル１０３ａに所定の周波数の電流を供給することにより、電磁誘導を利用して受電部１５３に給電する。この給電は、例えば、電磁誘導方式、もしくは磁気共鳴方式にて行われる。なお、給電部１０３の構成の詳細については後述する。
＜受電装置の構成＞
受電装置１６０は、車輌側通信部１５２及び受電部１５３を有する。
車輌側通信部１５２は、車輌側制御部１５１の制御に従って、充電開始信号または充電停止信号を生成し、生成した充電開始信号または充電停止信号を給電側通信部１０１に送信する。
受電部１５３は、車輌１５０の底部に設けられ、受電コイル１５３ａを有するとともに、蓄電池１５４を充電する際に、給電部１０３と非接触状態で対向する。受電部１５３は、車輌側制御部１５１の制御に従って、給電部１０３から受電コイル１５３ａに給電された電力を蓄電池１５４に供給する。
＜給電部の構成＞
図２は給電部１０３の斜視図であり、図３は給電部１０３を受電部１５３の方向からみた平面図である。また、図４は図２のＡ−Ａ線断面図であり、図５は図２のＢ−Ｂ線断面図であり、図６は図２のＣ−Ｃ線断面図である。以下では、主に、図２及び図４を用いて、給電部１０３の構成について説明する。
給電部１０３は、給電コイル１０３ａ及び筐体１０３ｂを有する。
給電コイル１０３ａは、中空のリング状であり、筐体１０３ｂの内底面（ベース）２０１に載置されている。給電コイル１０３ａは、例えば、商用の電源に接続されており、この電源から電流が供給されることにより受電部１５３に給電する。給電コイル１０３ａは、例えば金属細線を巻回して形成されている。
筐体１０３ｂは、ベース２０１とカバー２０２とから構成される。ベース２０１は、例えば四角の平板形状に形成される（例えば図３参照）。ベース２０１の材質としては、例えばアルミニウムが用いられる。また、ベース２０１には、給電コイル１０３ａが載置され、カバー２０２が取り付けられる。
カバー２０２の材質としては、例えば強化プラスチック等の非金属材料が用いられる。カバー２０２は、筐体１０３ｂにおける受電部１５３と対向する面である上面２０２ａと、筐体１０３ｂにおける受電部１５３と対向する面のうち上面２０２ａ以外の部分である平坦部２０２ｂと、カバー２０２の側部である外側壁部２０２ｃとから構成される。カバー２０２をベース２０１に取り付けると、筐体１０３ｂは、上面２０２ａに、第１の傾斜部２０３と、第２の傾斜部２０４と、凹部２０６と、を有することになる。特に、上面２０２ａのうち、給電コイル１０３ａを受電部１５３の方向に向かって筐体１０３ｂに投影した際に、給電コイル１０３ａが投影される部分には、第１の傾斜部２０３と、第２の傾斜部２０４とを有する。
第１の傾斜部２０３は、給電コイル１０３ａの径方向において円形の頂部２０５から給電コイル１０３ａの内縁部２１１に向かって下り傾斜、すなわち、給電コイル１０３ａに徐々に近づくような傾斜となるように形成されている。ここで、給電コイル１０３ａの径方向とは、給電コイル１０３ａの中心軸Ｐ１と直交する方向である。第１の傾斜部２０３は、一端が頂部２０５と接続し、他端が凹部２０６（側部２０６ａ）と接続するように形成されている。
第２の傾斜部２０４は、給電コイル１０３ａの径方向において円形の頂部２０５から給電コイル１０３ａの外周２１２に向かって下り傾斜、すなわち、給電コイル１０３ａに徐々に近づくような傾斜となるように形成されている。第２の傾斜部２０４は、一端が頂部２０５と接続し、他端が平坦部２０２ｂと接続するように形成されている。
凹部２０６は、給電コイル１０３ａの中空の部分に相当する位置に設置される。凹部２０６は、側部２０６ａが第１の傾斜部２０３と接続し、底部２０６ｂがベース２０１と対向して接続するように形成されている。
溝２０７は、凹部２０６の底部２０６ｂに形成されている。溝２０７は、第１の傾斜部２０３上から滑り落ちてきた異物を収容するためのものである。溝２０７は、異物を収容でき、かつ、人の指などにより収容されている異物を触れることができないような形状としてもよい。
補強材２０８は、第１の傾斜部２０３を支持する。補強材２０８の材質としては、例えば絶縁物が用いられる。こうすることで、筐体１０３ｂの上を車輌１５０のタイヤが通過した場合の耐荷重を確保することができる。
＜本実施の形態の効果＞
本実施の形態では、筐体１０３ｂの上面２０２ａには、給電コイル１０３ａの径方向において、給電コイル１０３ａの中心に向かって徐々に給電コイル１０３ａに近づく第１の傾斜部２０３、及び、給電コイル１０３ａの外周２１２に向かって徐々に給電コイル１０３ａに近づく第２の傾斜部２０４の２つの傾斜部が形成される。これにより、第１の傾斜部２０３上に存在する異物は、給電部１０３の中央部に設けられた凹部２０６に滑り落ちる。ここで、凹部２０６は、上述したように給電コイル１０３ａの中空の部分に相当する。ただし、凹部２０６では、給電コイル１０３ａ付近と比較して、異物の発熱が小さい。よって、第１の傾斜部２０３上に存在する異物は、凹部２０６に滑り落ちるので、異物が加熱されて高温度になることを防ぐことができる。また、第２の傾斜部２０４上に存在する異物は、給電部１０３の外部へ滑り落ちるので、異物が加熱されて高温度になることを防ぐことができる。
また、本実施の形態では、給電部１０３の筐体１０３ｂの受電部１５３と対向する部分に、第１の傾斜部２０３及び第２の傾斜部２０４の２つの傾斜部を形成する。一般に、本実施の形態では、車輌１５０の底部の受電部１５３へ大電力を給電するので、給電コイル１０３ａの形状が大きくなり、給電部１０３と車輌１５０の底部とのクリアランスの関係から給電部１０３の筐体１０３ｂに十分な曲面を設けることはできない。これに対して、本実施の形態によれば、筐体１０３ｂにおける受電部１５３と対向する部分に２つの傾斜部を形成することにより、筐体１０３ｂにおける受電部１５３と対向する部分に１つの傾斜部を形成する場合と比較して、傾斜部（第１の傾斜部２０３及び第２の傾斜部２０４）の厚みを薄くすることができる。よって、給電部１０３における車輌１５０の底面方向の高さを抑えることで、給電部１０３と車輌１５０の底部とのクリアランスを保つことができる。
なお、本実施の形態において、図４に示すように、筐体１０３ｂ上の頂部２０５の位置は、給電コイル１０３ａの中心軸Ｐ１方向における、給電コイル１０３ａの内縁部２１１と外周２１２との中間部２１３の位置であることが好ましい。この理由は、給電コイル１０３ａの径方向において、中間部２１３の位置に存在する異物が最も発熱し易いためである。筐体１０３ｂ上において、中心軸Ｐ１方向における給電コイル１０３ａとの距離が最も離れている頂部２０５の位置を、異物が最も発熱し易い中間部２１３の位置とすることで、異物が滑り落ちずに停滞した場合でも、異物の発熱を最小限に抑えることができる。
また、本実施の形態において、第１の傾斜部２０３及び第２の傾斜部２０４は、所定値未満の摩擦係数を有する材料でコーティングが施された保護カバーにより覆われてもよい。例えば、所定値として、各傾斜部に存在する異物を滑落可能な程度の値を設定すればよい。こうすることで、第１の傾斜部２０３及び第２の傾斜部２０４において、異物を滑りやすくすることができ、異物を凹部２０６又は給電部１０３の外側へ確実に滑り落とすことが可能となる。
なお、上記実施の形態において、溝２０７の代わりに、凹部２０６の底部２０６ｂにおいて、貫通孔を設けてもよい。この貫通孔は、第１の傾斜部２０３上から滑り落ちてきた異物を外部へ排出するためのものである。
また、上記実施の形態に係る給電部１０３において、凹部２０６に、水抜きのための配水管を設けてもよい。こうすることで、凹部２０６の部分に水が溜まることを防ぐことができる。
本発明にかかる給電装置は、車輌に設けられた受電部に対して非接触で給電するのに好適である。
１０３ 給電部
１０３ａ 給電コイル
１０３ｂ 筐体
１５３ 受電部
２０１ ベース
２０２ カバー
２０２ａ 上面
２０２ｂ 平坦部
２０２ｃ 外側壁部
２０３ 第１の傾斜部
２０４ 第２の傾斜部
２０５ 頂部
２０６ 凹部
２０７ 溝
２０８ 補強材
２１１ 内縁部
２１２ 外周
２１３ 中間部

Claims (5)

  1. 車輌に設けられた受電部に対して非接触で給電する給電装置であって、
    前記受電部と対向して前記受電部に対して給電するリング状の給電コイルと、
    前記給電コイルを収納する筐体と、
    を具備し、
    前記筐体の前記受電部と対向する面である上面には、
    前記給電コイルを前記受電部の方向に向かって前記筐体に投影した際に前記給電コイルが投影される部分に、前記給電コイルの径方向において、頂部から前記給電コイルの内縁部に向かって徐々に前記給電コイルに近づく第１の傾斜部と、
    前記給電コイルが投影される部分に、前記給電コイルの径方向において、前記頂部から前記給電コイルの外周に向かって徐々に前記給電コイルに近づく第２の傾斜部と、
    が形成される、
    給電装置。
  2. 前記筐体の前記受電部と対向する面である上面には、さらに、
    前記第１の傾斜部の前記頂部側と異なる端部と接する凹部が形成される、
    請求項１記載の給電装置。
  3. 前記受電部に対して、電磁誘導または磁気共鳴を利用して給電する、
    請求項１記載の給電装置。
  4. 前記筐体上の前記頂部の位置は、前記給電コイルの中心軸方向における、前記給電コイルの内縁部と外周との中間部の位置である、
    請求項１乃至３何れかに記載の給電装置。
  5. 前記第１の傾斜部の表面、及び、前記第２の傾斜部の表面は、所定値未満の摩擦係数を有する材料に覆われる、
    請求項１乃至４何れかに記載の給電装置。
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