JP6024565B2 - 電力供給装置及び電力供給装置の送電部 - Google Patents

電力供給装置及び電力供給装置の送電部 Download PDF

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Description

本発明は、地上側コイルを備える送電部から車両側コイルを備える受電部に、非接触で電力を供給する電力供給装置電力供給装置の送電部に関する。
電動車両の受電部に地上に設けられた送電設備から、電力を非接触で供給する電力供給装置が知られている(下記特許文献1)。この電力供給装置は、送電側の自己共振コイルと受電側の自己共振コイルとが、電磁場を介して共鳴することにより非接触で電力の供給が可能となる。
上記特許文献1に記載のものは、自己共振コイルを備える送電部が、地表面より上部に突出した少なくとも一つの側面と上面とを備えており、この送電部に対する車載カメラの認識精度を高めることで、送電設備への車両の駐車精度を向上させている。
特開2012−5243号公報
ところで、電動車両を送電設備に進入させる際には、電動車両が地上に設置してある送電設備のコイルを含むコイルユニットに誤って接触することで、送電部となるコイルユニットの破損を招く恐れがある。
そこで、本発明は、車両が地上側の送電部に誤って接触しても、送電部の破損を抑制することを目的としている。
本発明は、送電部は、地上側コイルを収容する筐体と、筐体が取り付けられて地面に設置される筐体取付部とを有し、筐体は、受電位置に進入移動する車両が筐体に接触して、筐体に荷重が入力されたときに、筐体取付部に対し正規の取付位置から車両の進入移動方向と同方向に移動可能であることを特徴とする。
本発明によれば、車両が受電位置に進入する際に筐体に接触して筐体に荷重が入力されると、筐体は、筐体取付部に対し正規の取付位置から、車両の進入移動方向と同方向に移動する。これにより、車両が筐体に接触する際の衝撃が緩和され、筐体や地上側コイルを備える送電部の破損を抑制できる。
図1は、本発明の一実施形態に係わる電動車両と送電設備との位置関係を示す平面図である。 図2は、図1の電動車両のタイヤが送電コイルユニットの筐体の前側突出部に接触している状態を示す断面図である。 図3は、図1、図2の送電コイルユニットの筐体に対しカバー及び地上側コイルを省略した状態を示す斜視図である。 図4は、図3に対し筐体内に地上側コイルを収容するとともに、カバーを装着した状態を示す斜視図である。 図5は、図4の送電コイルユニットが装着されるフレームの斜視図である。 図6は、図5のフレームに対し、送電コイルユニット側に取り付けられるスライダの位置を示す斜視図である。 図7は、図6において筐体を含む状態でのA−A断面図である。 図8は、図6において筐体を含む状態でのB−B断面の斜視図である。 図9は、送電コイルユニットの筐体をフレームに対して仮置きした状態を示す図7に対応する断面図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
本発明の一実施形態に係る非接触式の電力供給装置は、図1に示すように、電動車両1を二点鎖線で示す受電位置で停車させた状態で、送電設備3から電動車両1に対して送電を実施する。運転者は、電動車両1を、例えば図1の実線位置から送電設備3に向けて、矢印Fで示す車両進入方向に進入移動させ、受電位置で停車させる。なお、本実施形態での非接触式の送電方式としては、電磁誘導、マイクロ波、磁界共鳴のいずれを用いた方式でもよい。
電動車両1は、前輪タイヤ5と後輪タイヤ7とを備えている。左右の後輪タイヤ7相互間のほぼ中央の車両底面には、受電部としての受電コイルユニット9が設けられている。受電コイルユニット9は、車両側コイル11を含み、後述する地上側コイル13を備える送電コイルユニット15を介して、送電設備3から非接触で電力の供給を受ける。
送電設備3は、電源ユニット17と、電源ユニット17からの高周波電力を、上記した受電コイルユニット9に供給する送電部としての送電コイルユニット15と、を備えている。送電コイルユニット15は、図2に示すように、送電設備3の地面19に設置固定する金属製の筐体21を備え、この筐体21内に円筒形状の地上側コイル13を収容している。
筐体21は、図3に示すように、上下方向から見た平面視で、図1に示した車両進入方向Fに沿って長い長方形状であり、その上面に下方に凹む凹部21aを設けている。この凹部21a内に収容する地上側コイル13を、適宜取付具を介して筐体21に固定する。以後、筐体21の長手方向をX方向、X方向と直交する水平面上での方向をY方向とする。
凹部21aの上部開口は、図4に示すように樹脂製の板状部材からなるカバー23で覆って閉塞されており、カバー23は、図3に示す凹部21a周囲の固定面21b上に載せた状態で固定されている。地上側コイル13の上部に位置するカバー23は、地上側コイル13を励磁したときに発生する磁束によって加熱しないよう非導電性の材質でなければならない。上記した地上側コイル13及び樹脂製のカバー23を設置した領域をコイル部25とする。
筐体21は、コイル部25よりも車両進入側(電動車両1が受電位置に移動してきたときに、受電コイルユニット9の直下の領域に最初に入る側、図1中で左側、以下の説明においては前側とも称する)の端部に、前側突出部29を備えている。前側突出部29は、コイル部25の表面25aに対し上方に向けて突出する突出部として構成してあり、筐体21のY方向の全長にわたり形成している。この前側突出部27は、図2に示すように、断面の外形がX方向に長い直方体形状である。
また、筐体21は、コイル部25を間に挟んで前側突出部29と車両進入方向の反対側に後側突出部31を備えている。これら前側突出部29と後側突出部31とは、コイル部25を間に挟んで互いに対向する位置関係にある。後側突出部31は、前側突出部29と同様に、コイル部25の表面25aに対して上方に向けて突出していて、筐体21のY方向の全長にわたり形成している。この後側突出部31も図2に示すように、断面の外形がX方向に長い直方体形状である。
図2に示すように、前側突出部29内には、異物検知用の異物検知信号Sの送信部となる赤外線発信部33を格納し、後側突出部31内には、赤外線発信部33から送信される異物検知信号Sを受信する受信部となる赤外線受信部35を格納している。前側突出部29及び後側突出部31は、X方向に沿って互いに対向する信号出力用窓29a及び信号入力用窓31aをそれぞれ備え、赤外線発信部33から信号出力用窓29aを通して送信される異物検知信号Sを、信号入力用窓31aを通して赤外線受信部35で受ける。
図2に示すように、地上側コイル13の外部へのリード線37は、図3に示す凹部21a内で、地上側コイル13から車両の進入方向F(図2中で右側)に向けて配索し、内部引出孔21cから後側突出部31内の空間に引き出す。内部引出孔21cは、筐体21のY方向一方側(図2中で紙面表側)の近傍位置にて、凹部21a内に向けて膨出する膨出部21dに形成している。
後側突出部31内に引き出したリード線37は、後側突出部31の図2中で右側の外壁面に形成してある外部引出孔を通して筐体21の外部に引き出す。筐体21の外部に引き出したリード線37は、電源ユニット17に接続する。すなわち、リード線37は、地上側コイル13に対し車両の進入側と反対側から筐体21の外部に引き出されている。
筐体21は、図2に示すように、送電設備3の地面19上に下面21fを載置した状態で、後述する矩形枠状の筐体取付部としてのフレーム39(図5)を介して地面19に固定している。地面19に固定した状態の筐体21は、Y方向の両側面(図2中で紙面に直交する両側)に、車両進入方向Fに沿って延在する側壁21gを備えている。側壁21gは、前側突出部29の側壁29b及び後側突出部31の側壁31bを含む。
フレーム39は、図5に示すように、筐体21と外形がほぼ同様の長方形状の枠状に形成してあり、図4のX方向に延びる互いに平行な断面矩形状の一対の長辺部39aと、Y方向に延びる互いに平行な断面矩形状の一対の短辺部39bと、を備える。一対の長辺部39aには、フレーム39を地面19に固定するためのブラケット41を2個ずつ取り付け、一対の短辺部39bにはブラケット41を1個ずつ取り付けている。
ブラケット41は、長辺部39aを幅方向両側から挟持するようにして固定支持するフレーム支持部41aと、フレーム支持部41aの下部に連結されてフレーム39の外側に突出し、地面19に固定される板状の固定部41bとを備える。フレーム支持部41aは、一方側からフレーム39を貫通するようにボルトBを挿入し他方側からナットNを締結することで、フレーム39に固定する。固定部41bにはボルト挿入孔41cを形成し、ボルト挿入孔41cに挿入した図示しないボルトを地面19に埋設したナットに締結する。あるいは、地面19に埋設したスタッドボルトをボルト挿入孔41cに挿入し、固定部41bの上からナットを締結する。
筐体21の裏側には、上記したフレーム39に対し、筐体21を、図1、図2の車両進入方向Fとは逆方向(図6に示すスライド方向G)からスライド移動させて装着するためのスライド部としてのスライダ43,45が取り付けられている。図6は、筐体21をフレーム39に装着した状態でのスライダ43,45のフレーム39に対する位置を示している。つまり、筐体21側に取り付けてあるスライダ43,45は、フレーム39に対してスライド方向G及びその逆方向に移動可能である。
長辺部39aに対応する位置の筐体21には3個のスライダ43を取り付け、短辺部39bに対応する位置の筐体21には2個のスライダ45を取り付けている。スライダ43は、外殻を構成する金属製の外殻部47と、外殻部47の内面に設けられて長辺部39aに対して摺動する樹脂製のガイド体49とを備えている。
スライダ43の外殻部47は、長辺部39aの上面及び両側面を覆うような断面ほぼコ字形状としてあり、これに対応してガイド体49も断面コ字形状としている。外殻部47及びガイド体49の両側面の下端は互いに離反するように外側に広がっている。このコ字形状のガイド体49が、長辺部39aに対し上方から覆うようにして嵌め込まれ、長辺部39aの上面及び両側面に対して摺動する。スライダ43は、外殻部47の上面を筐体21に固定している。
一方、スライダ45は、外殻を構成する金属製の外殻部51と、外殻部51の上下内面に設けられて短辺部39bに対して摺動する樹脂製のガイド体53,55(図7)とを備えている。外殻部51は、図7に示すように、短辺部39bの上面及び下面にそれぞれ対応する位置となる上面部51a及び下面部51bと、上面部51a及び下面部51bのスライド方向Gと反対側(図7中で右側)の端部相互を繋ぐ後面部51cとを備えている。
上面部51aの後面部51cからの図7中で左方向に延びる長さ(後面部51cから上面部51a先端までの長さ)は、下面部51bの後面部51cからの同方向の長さ(後面部51cから下面部51b先端までの長さ)より長く、上面部51aは、筐体21をフレーム39に装着した状態で短辺部39bから前方(図7中で左方向)に突出している。また、後面部51cを境に下面部51bと反対側の図7中で右側には、下面部51bと同一平面上に位置する後方延長部51dを設けている。
上面部51aは、図6に示すように、Y方向中央位置にて上方に向けて突出する凸部51a1を備え、この凸部51a1の上面及び上記した後方延長部51dを筐体21に固定している。凸部51a1のY方向両側の平坦部51a2の下面には、短辺部39bの上面に対して摺動するガイド体53を取り付けている。平坦部51a2は、凸部51a1よりも前方(図7中で左側)に突出しており、この突出端部は、前方斜め上方に向けて屈曲する上方屈曲部51a3を形成している。ガイド体53も平坦部51a2に対応して、上方に向けて屈曲する上方屈曲部53aを形成している。
一方、下面部51bの上面には短辺部39bの下面に対して摺動するガイド体55を取り付けている。下面部51bの先端は、前方斜め下方に向けて屈曲する下方屈曲部51eを形成している。これに対応してガイド体55の先端も下方に向けて屈曲する下方屈曲部55aを形成している。
また、図7に示すように、外殻部51の後面部51cの短辺部39bに対向する位置には、樹脂からなるストッパ部材57を設けている。ストッパ部材57は、筐体21をフレーム39に装着する際に、筐体21がスライド方向Gにスライド移動してフレーム39の短辺部39bに当接して位置決めされる。
図5、図6に示すように、フレーム39の一対の短辺部39bのうちスライド方向Gと反対側に位置する短辺部39bの、スライド方向Gと反対側の面には、板ばね状の部材からなる係止具59を取り付けている。係止具59は、短辺部39bに固定する一対のフランジ部59aと、フランジ部59aからスライド方向Gと反対側の後方に向けて立ち上がり平面視でほぼコ字形状の係止部59bとを備えている。係止部59bには、係止孔59cを設けてあり、係止孔59cは短辺部39bの延長方向(Y方向)に長い長孔となっている。
一方、係止具59に対応する位置の筐体21の後側突出部31には、図9に示すように、キーシリンダ61を取り付けている。キーシリンダ61は、筐体21における後側突出部31の外側壁面の下部に取り付けている。
上記したキーシリンダ61は、後側突出部31の内部空間にて係止具59に向けて突出する延長部63を備え、延長部63の先端を係止孔59cに挿入して係止孔59cの前方に突出させている。そして、この延長部63の係止孔59cの前方に突出した端部に係止片65を取り付けている。
係止片65は、延長部63の延長方向に対して直交する方向に延びる棒状部材で構成され、長孔形状の係止孔59cの長手方向の長さよりも短く、長孔形状の係止孔59cの短い側の寸法よりも長くなっている。したがって、キーシリンダ61に対し、筐体21の外部から図示しないキーを挿入して回転操作することで、延長部63とともに係止片65が回転し、図9に示すロック状態と、図9に対して90度回転したアンロック状態とに変位させることができる。
上記したようなフレーム39側の係止具59やキーシリンダ61の係止片65など、筐体21のフレーム39に対する正規の取付位置での固定に用いる固定部材は、筐体21やフレーム39に比較して脆弱な部材で構成されている。
次に、図2に示す送電コイルユニット15の図5に示すフレーム39への装着方法について説明する。図5に示すフレーム39は、ブラケット41を介して地面19に設置固定している。このフレーム39に対し、送電コイルユニット15を上方から被せるようにしてセットする。その際、送電コイルユニット15は、フレーム39への正規の取付位置である装着位置に対してスライド方向Gとは逆方向に僅かにずれた位置にセットする。
送電コイルユニット15のフレーム39への正規の装着位置は図7に対応しており、この位置よりも送電コイルユニット15(筐体21)をフレーム39に対して図7中で右方向にずれた位置にセットする。すなわち、フレーム39の短辺部39bに対し、スライダ45が図7の正規位置に対してスライド方向Gとは逆方向の図7中で右方向へずれた位置となるよう仮置きする。この仮置き位置は、スライダ45の下部のガイド体55における下方屈曲部55aの図7中で左側の先端が、図9に示すように、フレーム39の短辺部39bよりも図9中で右側となるようにする。この仮置き位置での上部のガイド体53は、短辺部39b上に載っていてもよく、該載った位置よりも図7中で右側に位置して短辺部39b上に載っていなくてもよい。
上記した仮置き状態は、2本の短辺部39bにそれぞれ設けてある2個、全部で4個のスライダ45のすべてが同様である。また、2本の長辺部39aにそれぞれ設けてある3個、全部で6個のスライダ43については、上記仮置き状態で、図7の正規の装着位置からスライド方向Gとは逆方向の図7中で右方向へずれた位置にて、ガイド体49が長辺部39aに載置されて仮置きされる。この仮置き位置でのガイド体49,53が載置される部位のフレーム39(39a,39b)の上面39a1,39b1が仮置き部となる。
上記した図9の仮置き状態から、筐体21をフレーム39に対してスライド方向G(車両進入移動方向と反対方向)に移動させることで、スライダ43の樹脂製のガイド体49がフレーム39(長辺部39a)に対して摺動しつつスライド移動するとともに、スライダ45の樹脂製のガイド体53,55がフレーム39(短辺部39b)に対して摺動しつつスライド移動する。その結果、図7のようにスライダ45のストッパ部材57が短辺部39bの側面に当接して位置決めされる。
このとき、スライダ45の上部、下部のガイド体53,55は、先端にそれぞれ上方屈曲部53a、下方屈曲部55aを備えて先端側の開口部がフレーム39(短辺部39b)の上下方向の幅寸法より大きくなっているので、上部、下部のガイド体53,55相互間にフレーム39が容易に入り込む。
ここで、送電コイルユニット15を図9の仮置き状態からスライド移動させる際には、図8に示すキーシリンダ61はアンロック状態、つまり図8に示すロック状態に対して90度回転した状態となっている。したがって、キーシリンダ61の延長部63先端の棒状の係止片65は、水平方向に向いた状態となって長孔の係止孔59cを通過して係止部59bの前方に位置するアンロック状態となる。
そして、このアンロック状態のキーシリンダ61に対し、外部からキーを操作して90度回転させることで、図8に示すようなロック状態となる。ロック状態では、棒状の係止片65が図8のように上下方向に向いた状態となり、係止片65の上下両端部が係止孔59cの上下両側の周縁に係止する。これによって、送電コイルユニット15のフレーム39への装着作業が完了する。
次に、送電コイルユニット15を備える送電設備3を利用して、電動車両1に搭載されたバッテリに対して充電を行う充電作業について説明する。電動車両1を、例えば、図1の実線位置から送電設備3に向けて、矢印Fで示す車両進入方向に進入移動させ、二点鎖線で示す受電位置に停車させる。受電位置では、電動車両1側の受電コイルユニット9のほぼ真下に送電コイルユニット15が位置し、車両側コイル11と地上側コイル13とが互いに対向する位置関係となる。
この状態で、電源ユニット17からの高周波電力を送電コイルユニット15に供給することで、送電コイルユニット15から受電コイルユニット9へ非接触で電力を供給し、電動車両1のバッテリに充電が可能となる。このとき、電動車両1は図1に示すように左右の後輪タイヤ7が送電コイルユニット15の左右両側位置にてほぼ対称位置にある。
これに対し、電動車両1を送電設備3に進入させる際に、図1の二点鎖線で示す位置に対し誤って左右方向(図1中で上下方向)に電動車両1が大きくずれた場合を想定する。このような場合には、図2に示すように、左右いずれかの後輪タイヤ7が送電コイルユニット15に向けて移動し、該送電コイルユニット15に接触することが考えられる。電動車両1が送電設備3に対して大きくずれなくても、最低地上高が低い車両の車体後部が送電コイルユニット15に接触することも考えられる。
この場合には、後輪タイヤ7もしくは車体の下部が、送電コイルユニット15の筐体21の前側突出部29側に接触する。後輪タイヤ7や車体の下部が前側突出部29に接触し、前側突出部29に荷重が入力されると、筐体21は、フレーム39に対しスライダ43,45を介して車両進入方向Fに沿って、車両進入方向(進入移動方向)Fと同方向にスライド移動し、フレーム39に対しずれた状態となる。このとき、図8に示す板ばね状の部材からなる係止具59は、接触時に受ける荷重によって弾性変形するかあるいは破損する。
上記した筐体21の車両接触時でのスライド移動は、図7の正規の取付位置から図9の仮置き位置となることで、スライダ43がフレーム39の長辺部39aに載置された状態が維持されるので、筐体21のフレーム39からの脱落が抑制される。また、車両接触時、筐体21が車両進入方向Fと同方向にスライド移動することによって衝突エネルギが吸収され、衝撃荷重が緩和されるので、送電コイルユニット15の筐体21及びフレーム39や地上側コイル13の破損を抑制できる。上記衝撃エネルギの吸収は、筐体21が車両進入方向Fと同方向にスライド移動する際、スライダ43のガイド体49及びスライダ45のガイド体53,55がフレーム39に対して摺動する際の摺動抵抗による。
また、このとき、図8に示すキーシリンダ61の係止片65が係止具59に係止された状態であるので、係止具59には、後輪タイヤ7や車体の下部が前側突出部29に接触したときの荷重が作用する。ここで、後輪タイヤ7や車体の下部が前側突出部29に接触したときの衝撃荷重が、筐体21やフレーム39が耐えうる衝撃荷重を超えて衝突した場合には、これら筐体21やフレーム39が破損する前に、筐体21やフレーム39よりも脆弱な部材で構成してある係止片65や係止具59が破損する。これにより、筐体21やフレーム39の破損を抑えることができ、再度利用する際には、係止片65や係止具59などの固定部材を交換するだけでよく、筐体21やフレーム39を新たなものに交換する必要がない。
また、本実施形態では、地上側コイル13に接続されるリード線37は、図2に示すように車両進入側と反対側から筐体21の外部に引き出されている。このため、後輪タイヤ7や車体の下部が前側突出部29に接触して、筐体21がフレーム39に対し車両進行方向に向けてずれても、リード線37には張力方向の荷重が作用することを抑制でき、リード線37の破損を抑制できる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。
例えば、上記した実施形態では、コイル部25としてカバー23全体を樹脂で構成したが、平面視で円形の地上側コイル13にほぼ対応する円形部分のみを樹脂で構成し、その周囲を金属板で構成することができる。すなわち、図4のように全体を一つの樹脂製カバー23とする構成に代えて、地上側コイル13の上方を覆う部位のみを樹脂製とし、その周囲を金属製とすることもできる。また、筐体21が車両の接触によりフレーム39に対して車両の進入方向に移動した際に、スプリングなどの弾性部材によって元の位置に復元できるような構造とすることもできる。
9 受電コイルユニット(受電部)
11 車両側コイル
13 地上側コイル
15 送電コイルユニット(送電部)
19 地面
21 送電コイルユニットの筐体
37 リード線
39 フレーム(筐体取付部)
39a1,39b1 フレームの上面(仮置き部)
43,45 筐体のスライダ(スライド部)
59 係止具(脆弱な固定部材)
65 キーシリンダの係止片(脆弱な固定部材)

Claims (5)

  1. 車両側コイルを含む受電部と、
    車両が受電位置にあるときに前記受電部に非接触で電力を供給する送電部と、を備え、
    前記送電部は、地上側コイルと、前記地上側コイルを収容する筐体と、前記筐体が取り付けられ、地面に設置される筐体取付部と、を有し、
    前記筐体は、前記受電位置に進入移動する車両が前記筐体に接触して、筐体に荷重が入力されたときに、前記筐体取付部に対し正規の取付位置から車両の進入移動方向と同方向に移動可能であることを特徴とする電力供給装置。
  2. 前記筐体は、該筐体を前記筐体取付部に対してスライド移動させるスライド部を備え、
    前記筐体取付部は、前記スライド部を前記筐体取付部に仮置きする仮置き部を備え、
    前記筐体は、前記スライド部を前記仮置き部に仮置きした状態から、前記車両進入移動方向と反対方向に前記筐体取付部に対してスライド移動させることで、前記正規の取付位置となることを特徴とする請求項1に記載の電力供給装置。
  3. 前記筐体を前記筐体取付部に前記正規の取付位置で固定する固定部材は、前記筐体及び前記筐体取付部よりも脆弱な部材で構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電力供給装置。
  4. 前記地上側コイルに接続されるリード線は、車両進入側と反対側から前記筐体の外部に引き出されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電力供給装置。
  5. 車両が受電位置にあるときに車両側コイルを含む受電部に非接触で電力を供給する電力供給装置の送電部であって、
    地上側コイルと、
    前記地上側コイルを収容する筐体と、
    前記筐体が取り付けられ、地面に設置される筐体取付部と、を備え、
    前記筐体は、前記受電位置に進入移動する車両が前記筐体に接触して、筐体に荷重が入力されたときに、前記筐体取付部に対し正規の取付位置から車両の進入移動方向と同方向に移動可能であることを特徴とする電力供給装置の送電部。
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