JP6085988B2 - Power receiving device and power transmitting device - Google Patents
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Description
本発明は、受電装置および送電装置に関する。 The present invention relates to a power reception device and a power transmission device.
従来から非接触で電力を送電する送電装置や電力を受電する受電装置が知られている。たとえば、米国特許出願公開第２０１１／００７４３４６号明細書（特許文献１）に記載された無線電力伝送装置は、コイルを覆う蓋部材を備え、この蓋部材に温度センサが取り付けられている。これにより、コイルの近傍に異物が存在し、この異物が原因で発熱した場合、異物の存在を検知することができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, a power transmission device that transmits power without contact and a power reception device that receives power are known. For example, a wireless power transmission device described in US Patent Application Publication No. 2011/0074346 (Patent Document 1) includes a lid member that covers a coil, and a temperature sensor is attached to the lid member. Thereby, when a foreign substance exists in the vicinity of the coil and heat is generated due to the foreign substance, the presence of the foreign substance can be detected.
異物が発熱した場合、蓋部材を通じて熱が伝熱し、温度センサにより熱が検知される。しかし、異物から発生した熱は蓋部材全体に拡散するように伝熱するため、蓋の内部に搭載される温度センサは、異物の発熱量が小さい場合には、異物の発熱を検知することができない場合が生じることが考えられる。 When the foreign object generates heat, heat is transferred through the lid member, and the heat is detected by the temperature sensor. However, since the heat generated from the foreign material is transferred so as to diffuse throughout the lid member, the temperature sensor mounted inside the lid may detect the heat generation of the foreign material when the amount of heat generated by the foreign material is small. There may be cases where it cannot be done.
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、異物が発熱した場合の蓋部材での熱の拡散を抑制して、温度センサによる温度検知の性能を向上することを可能とする受電装置および送電装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems as described above, and its purpose is to suppress the diffusion of heat in the lid member when a foreign object generates heat, thereby improving the temperature detection performance by the temperature sensor. An object of the present invention is to provide a power receiving device and a power transmitting device that can be used.
本発明に係る受電装置においては、外部に設けられた送電部から非接触で電力を受電する受電部と、上記受電部を内部に収容する筺体とを備え、上記筐体は、上記送電部側に位置し、磁界の通過が可能な蓋部材と、上記蓋部材に複数個搭載され、上記送電部と上記受電部との間に位置する異物の温度を検知する温度センサとを含み、上記蓋部材は、上記蓋部材を２以上の領域に区分けする隔壁を有し、２以上の上記領域の内、少なくとも２つの上記領域に上記温度センサが配置され、上記隔壁には、上記蓋部材よりも熱伝率の低い材料が用いられている。 The power receiving device according to the present invention includes a power receiving unit that receives power in a non-contact manner from a power transmitting unit provided outside, and a housing that accommodates the power receiving unit therein, and the housing includes the power transmitting unit side. A lid member capable of passing a magnetic field, and a temperature sensor mounted on the lid member for detecting the temperature of a foreign object located between the power transmission unit and the power reception unit, The member has a partition wall that divides the lid member into two or more regions, and the temperature sensor is disposed in at least two of the two or more regions, and the partition wall has more than the lid member. A material with low thermal conductivity is used.
他の形態においては、複数の上記温度センサの各々が、上記隔壁により囲まれることにより、上記温度センサの各々が上記隔壁により区分けされている。 In another embodiment, each of the plurality of temperature sensors is surrounded by the partition walls, so that each of the temperature sensors is divided by the partition walls.
他の形態においては、各々の上記温度センサと上記蓋部材との間には、伝熱部材が設けられ、上記伝熱部材には、上記蓋部材よりも熱伝率の高い材料が用いられている。 In another embodiment, a heat transfer member is provided between each of the temperature sensors and the lid member, and a material having a higher heat conductivity than the lid member is used for the heat transfer member. Yes.
他の形態においては、上記温度センサと上記伝熱部材との間には、絶縁膜が設けられている。 In another embodiment, an insulating film is provided between the temperature sensor and the heat transfer member.
他の形態においては、上記伝熱部材は、上記温度センサの中心位置に対して、点対称となる形状を有する。 In another embodiment, the heat transfer member has a shape that is point-symmetric with respect to the center position of the temperature sensor.
他の形態においては、上記伝熱部材は、環状部分を有していない。
他の形態においては、複数の上記温度センサは、ＰＴＣサーミスタである。
In another form, the heat transfer member does not have an annular portion.
In another form, the plurality of temperature sensors are PTC thermistors.
他の形態においては、複数の上記ＰＴＣサーミスタは、直列に接続されている。
他の形態においては、複数の上記ＰＴＣサーミスタは、複数の上記ＰＴＣサーミスタが直列に接続されたセンサ群を２以上有し、いずれか一つのセンサ群に含まれる上記ＰＴＣサーミスタが所定の温度以上の温度を検知した場合に、検知信号を出力する検知回路を有する。
In another embodiment, the plurality of PTC thermistors are connected in series.
In another embodiment, the plurality of PTC thermistors have two or more sensor groups in which the plurality of PTC thermistors are connected in series, and the PTC thermistors included in any one of the sensor groups have a predetermined temperature or more. It has a detection circuit that outputs a detection signal when temperature is detected.
他の形態においては、上記送電部の固有周波数と上記受電部の固有周波数との差は、上記受電部の固有周波数の１０％以下である。 In another embodiment, the difference between the natural frequency of the power transmission unit and the natural frequency of the power reception unit is 10% or less of the natural frequency of the power reception unit.
他の形態においては、上記受電部と上記送電部との結合係数は、０．３以下である。
他の形態においては、上記受電部は、上記受電部と上記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、上記受電部と上記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて上記送電部から電力を受電する。
In another embodiment, the coupling coefficient between the power reception unit and the power transmission unit is 0.3 or less.
In another aspect, the power reception unit is formed between the power reception unit and the power transmission unit, and is formed between the power reception unit and the power transmission unit, and a magnetic field that vibrates at a specific frequency. Power is received from the power transmission unit through at least one of an electric field that vibrates at a frequency.
本発明に係る送電装置においては、車両に搭載された受電部に非接触で電力を送電する送電部と、上記送電部を内部に収容する筺体とを備え、上記筐体は、上記受電部側に位置し、電磁界の通過が可能な蓋部材と、上記蓋部材に複数個搭載され、上記送電部と上記受電部との間に位置する異物の温度を検知する温度センサとを含み、上記蓋部材は、上記蓋部材を２以上の領域に区分けする隔壁を有し、２以上の上記領域の内、少なくとも２つの上記領域に上記温度センサが配置され、上記隔壁には、上記蓋部材よりも熱伝率の低い材料が用いられている。 The power transmission device according to the present invention includes a power transmission unit that transmits power in a non-contact manner to a power reception unit mounted on a vehicle, and a housing that accommodates the power transmission unit therein, and the housing includes the power reception unit side. A lid member capable of passing an electromagnetic field, and a temperature sensor mounted on the lid member and detecting a temperature of a foreign object located between the power transmission unit and the power reception unit, The lid member has a partition that divides the lid member into two or more regions, and the temperature sensor is disposed in at least two of the two or more regions, and the partition member includes Also, materials with low thermal conductivity are used.
他の形態においては、複数の上記温度センサの各々が、上記隔壁により囲まれることにより、上記温度センサの各々が上記隔壁により区分けされている。 In another embodiment, each of the plurality of temperature sensors is surrounded by the partition walls, so that each of the temperature sensors is divided by the partition walls.
他の形態においては、各々の上記温度センサと上記蓋部材との間には、伝熱部材が設けられ、上記伝熱部材には、上記蓋部材よりも熱伝率の高い材料が用いられている。 In another embodiment, a heat transfer member is provided between each of the temperature sensors and the lid member, and a material having a higher heat conductivity than the lid member is used for the heat transfer member. Yes.
他の形態においては、上記温度センサと上記伝熱部材との間には、絶縁膜が設けられている。 In another embodiment, an insulating film is provided between the temperature sensor and the heat transfer member.
他の形態においては、上記伝熱部材は、上記温度センサの中心位置に対して、点対称となる形状を有する。 In another embodiment, the heat transfer member has a shape that is point-symmetric with respect to the center position of the temperature sensor.
他の形態においては、上記伝熱部材は、環状部分を有していない。
他の形態においては、複数の上記温度センサは、ＰＴＣサーミスタである。
In another form, the heat transfer member does not have an annular portion.
In another form, the plurality of temperature sensors are PTC thermistors.
他の形態においては、複数の上記ＰＴＣサーミスタは、直列に接続されている。
他の形態においては、複数の上記ＰＴＣサーミスタは、複数の上記ＰＴＣサーミスタが直列に接続されたセンサ群を２以上有し、いずれか一つのセンサ群に含まれる上記ＰＴＣサーミスタが所定の温度以上の温度を検知した場合に、検知信号を出力する検知回路を有する。
In another embodiment, the plurality of PTC thermistors are connected in series.
In another embodiment, the plurality of PTC thermistors have two or more sensor groups in which the plurality of PTC thermistors are connected in series, and the PTC thermistors included in any one of the sensor groups have a predetermined temperature or more. It has a detection circuit that outputs a detection signal when temperature is detected.
他の形態においては、上記送電部の固有周波数と上記受電部の固有周波数との差は、上記受電部の固有周波数の１０％以下である。 In another embodiment, the difference between the natural frequency of the power transmission unit and the natural frequency of the power reception unit is 10% or less of the natural frequency of the power reception unit.
他の形態においては、上記受電部と上記送電部との結合係数は、０．３以下である。
他の形態においては、上記送電部は、上記受電部と上記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、上記受電部と上記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて上記送電部から電力を受電する。
In another embodiment, the coupling coefficient between the power reception unit and the power transmission unit is 0.3 or less.
In another aspect, the power transmission unit is formed between the power reception unit and the power transmission unit, and is formed between the power reception unit and the power transmission unit, and a magnetic field that vibrates at a specific frequency. Power is received from the power transmission unit through at least one of an electric field that vibrates at a frequency.
本発明に係る受電装置および送電装置によれば、異物が発熱した場合の蓋部材での熱の拡散を抑制して、温度センサによる温度検知の性能を向上することを可能とする受電装置および送電装置を提供することが可能となる。 According to the power reception device and the power transmission device according to the present invention, the power reception device and the power transmission that can improve the temperature detection performance by the temperature sensor by suppressing the diffusion of heat in the lid member when the foreign object generates heat. An apparatus can be provided.
以下、本実施の形態に係る電力伝送システム、車両、受電装置および受電用コイルユニット、送電装置および送電用コイルユニットについて説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。また、実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。 Hereinafter, a power transmission system, a vehicle, a power receiving device, a power receiving coil unit, a power transmitting device, and a power transmitting coil unit according to the present embodiment will be described. Note that in the embodiments described below, when referring to the number, amount, and the like, the scope of the present invention is not necessarily limited to the number, amount, and the like unless otherwise specified. The same parts and corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description may not be repeated. In addition, it is planned from the beginning to use the configurations in the embodiments in appropriate combinations.
図１は、本実施の形態に係る電力伝送システム、車両、受電装置、および送電装置などを模式的に示す模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a power transmission system, a vehicle, a power reception device, a power transmission device, and the like according to the present embodiment.
本実施の形態１に係る電力伝送システムは、受電装置１１を含む電動車両１０と、送電装置５０を含む外部給電装置５１とを有する。電動車両１０の受電装置１１は、主に、送電装置５０から電力を受電する。
The power transmission system according to the first embodiment includes an
駐車スペース５２には、電動車両１０を所定の位置に停車させるように、輪止や駐車位置および駐車範囲を示すラインが設けられている。
The
外部給電装置５１は、交流電源５３に接続された高周波電力ドライバ５４と、高周波電力ドライバ５４などの駆動を制御する制御部５５と、この高周波電力ドライバ５４に接続された送電装置５０と、電動車両１０と情報の授受を行うアンテナ６１とを含む。
The external
送電装置５０は、送電部５６を含み、送電部５６は、ソレノイド型の一次コイルユニット６０と、この一次コイルユニット６０に接続された一次キャパシタ５９とを含む。一次コイルユニット６０は、一次フェライトコア５７と、この一次フェライトコア５７に巻回された一次コイル（第１コイル）５８とを含む。一次コイル５８は、高周波電力ドライバ５４に接続されている。なお、一次コイルとは、本実施の形態においては、一次コイル５８である。
The
図１において、電動車両１０は、車両本体１０Ａと、車両本体１０Ａに設けられた受電装置１１と、受電装置１１に接続された整流器１３と、この整流器１３に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ１４とを備える。電動車両１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に接続されたバッテリ１５と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ（Power Control Unit））１６と、このパワーコントロールユニット１６に接続されたモータユニット１７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４やパワーコントロールユニット１６などの駆動を制御する車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１２とを備える。電動車両１０は、外部給電装置５１との間で情報の授受を行なうアンテナ４９を備える。車両本体１０Ａは、エンジンコンパートメントや乗員収容室が内部に形成されたボディと、このボディに設けられたフェンダなどの外装部品とを備える。電動車両１０は、前輪１９Ｆと、後輪１９Ｂと備える。
In FIG. 1, an
なお、本実施の形態においては、電動車両１０の一例として、エンジン４７を備えたハイブリッド車両について説明するが、当該車両に限られない。たとえば、エンジンを備えていない電気自動車やエンジンに替えて燃料電池を備えた燃料電池車両などにも適用することができる。
In the present embodiment, a hybrid vehicle including the engine 47 will be described as an example of the
整流器１３は、受電装置１１に接続されており、受電装置１１から供給される交流電流を直流電流に変換して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に供給する。
The
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、整流器１３から供給された直流電流の電圧を調整して、バッテリ１５に供給する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は必須の構成ではなく省略してもよい。この場合には、外部給電装置５１にインピーダンスを整合するための整合器を送電装置５０と高周波電力ドライバ５４との間に設けることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の代用をすることができる。
The DC /
パワーコントロールユニット１６は、バッテリ１５に接続されたコンバータと、このコンバータに接続されたインバータとを含み、コンバータは、バッテリ１５から供給される直流電流を調整（昇圧）して、インバータに供給する。インバータは、コンバータから供給される直流電流を交流電流に変換して、モータユニット１７に供給する。
The
モータユニット１７は、たとえば、三相交流モータなどが採用されており、パワーコントロールユニット１６のインバータから供給される交流電流によって駆動する。
The
受電装置１１は、受電部２０を含む。受電部２０は、ソレノイド型の二次コイルユニット２４と、この二次コイルユニット２４に接続された二次キャパシタ２３とを含む。二次コイルユニット２４は、二次フェライトコア２１と、二次フェライトコア２１に巻回された二次コイル（第２コイル）２２とを含む。なお、受電部２０においても、二次キャパシタ２３は、必須の構成ではない。二次コイル２２は、整流器１３に接続されている。なお、二次コイルとは、本実施の形態においては、二次コイル２２である。
The
図２は、図１に示した電力伝送システムにおいて非接触電力伝送を実現する電気回路図である。なお、この図２に示される回路構成は一例であって、非接触電力伝送を実現するための構成が図２の構成に限定されるものではない。 FIG. 2 is an electric circuit diagram for realizing contactless power transmission in the power transmission system shown in FIG. The circuit configuration shown in FIG. 2 is an example, and the configuration for realizing non-contact power transmission is not limited to the configuration in FIG.
二次コイル２２は、二次キャパシタ２３とともに共振回路を形成し、外部給電装置５１の送電部５６から送出される電力を非接触で受電する。なお、特に図示しないが、二次コイル２２および二次キャパシタ２３によって閉ループを形成し、二次コイル２２により受電された交流電力を電磁誘導により二次コイル２２から取出して整流器１３へ出力するコイルを別途設けてもよい。
The
一方、一次コイル５８は、一次キャパシタ５９とともに共振回路を形成し、交流電源５３から供給される交流電力を受電部２０へ非接触で送電する。なお、特に図示しないが、一次コイル５８および一次キャパシタ５９によって閉ループを形成し、交流電源５３から出力される交流電力を電磁誘導により一次コイル５８へ供給するコイルを別途設けてもよい。
On the other hand, the
なお、一次キャパシタ５９および二次キャパシタ２３は、共振回路の固有周波数を調整するために設けられるものであり、一次コイル５８および二次コイル２２の浮遊容量を利用して所望の固有周波数が得られる場合には、一次キャパシタ５９および二次キャパシタ２３を設けない構成としてもよい。
The
図３は、電動車両１０の底面２５を示す底面図である。この図３において、「Ｄ」は、鉛直方向下方Ｄを示す。「Ｌ」は、車両左方向Ｌを示す。「Ｒ」は、車両右方向Ｒを示す。「Ｆ」は、車両前進方向Ｆを示す。「Ｂ」は、車両後進方向Ｂを示す。電動車両１０（車両本体１０Ａ）の底面２５とは、電動車両１０のタイヤが地面と接地された状態において、電動車両１０に対して鉛直方向下方に離れた位置から電動車両１０を見たときに見える面である。受電装置１１、受電部２０、および二次コイル２２は、底面２５に設けられている。
FIG. 3 is a bottom view showing the
ここで、底面２５の中央部を中央部Ｐ１とする。中央部Ｐ１は、電動車両１０の前後方向の中央に位置すると共に、電動車両１０の幅方向の中央に位置する。
Here, the central portion of the
車両本体１０Ａは、電動車両１０の底面に設けられたフロアパネル２６を含む。フロアパネル２６は、車両の内部と車両の外部とを区画する板状の部材である。
The vehicle
なお、受電装置１１が底面２５に設けられているとは、フロアパネル２６に直付けされている場合や、フロアパネル２６やサイドメンバやクロスメンバーなどから懸架されている場合などを含む。
Note that the
受電部２０や二次コイル２２が、底面２５に設けられているとは、受電装置１１が底面２５に設けられている状態において、後述する受電装置１１の筐体内に収容されていることを意味する。
That the
前輪１９Ｆは、中央部Ｐ１よりも車両前進方向Ｆ側に設けられている。前輪１９Ｆは、電動車両１０の幅方向に配列する右前輪１９ＦＲと左前輪１９ＦＬとを含む。後輪１９Ｂは、幅方向に配列する右後輪１９ＢＲと左後輪１９ＢＬとを含む。
The
底面２５の周縁部は、前縁部３４Ｆと、後縁部３４Ｂと、右側縁部３４Ｒと、左側縁部３４Ｌとを含む。前縁部３４Ｆは、底面２５の周縁部のうち、右前輪１９ＦＲおよび左前輪１９ＦＬよりも車両前進方向Ｆ側に位置する部分である。
The peripheral edge of the
後縁部３４Ｂは、底面２５の外周縁部のうち、右後輪１９ＢＲおよび左後輪１９ＢＬよりも車両後進方向Ｂ側に位置する部分である。
The rear edge portion 34B is a portion of the outer peripheral edge portion of the
後縁部３４Ｂは、電動車両１０の幅方向に延びる後縁部３４Ｂと、後縁部３４Ｂの一方の端部に接続された右側後辺部６６Ｒと、後縁部３４Ｂの他方の端部に接続された左側後辺部６６Ｌとを含む。右側後辺部６６Ｒは、後縁部３４Ｂの一方の端部から右後輪１９ＢＲに向けて延び、左側後辺部６６Ｌは後縁部３４Ｂの他方の端部から左後輪１９ＢＬに向けて延びる。
The rear edge portion 34B is formed at the rear edge portion 34B extending in the width direction of the
右側縁部３４Ｒおよび左側縁部３４Ｌは、電動車両１０の幅方向に配列する。右側縁部３４Ｒおよび左側縁部３４Ｌは、底面２５の外周縁部のうち、前縁部３４Ｆおよび後縁部３４Ｂの間に位置する。
The
図４は、電動車両１０側に設けられる受電装置１１を示す分解斜視図である。図５は、車両側に設けられる受電装置を示す断面図である。なお、巻回状態を分かりやすくするために、実際よりもコイル線の間隔を広く図示している。後述の図６および図７も同様である。また、図４および図５では、天地を逆にして図示している。
FIG. 4 is an exploded perspective view showing the
受電装置１１は、受電部２０と、受電部２０を内部に収容する二次側筐体２７とを備える。二次側筐体２７は、開口部を有する有底状の二次側シールド２８と、二次側シールド２８の開口部を閉塞するように配置された平板状の二次側蓋部材２９とを備える。
The
二次側蓋部材２９には、その内部に異物が発熱したことを検知するための複数の温度センサ１００が搭載されている。図示においては、温度センサ１００が、マトリックス状に配置されているが、温度センサ１００の搭載数量、配置は、図４の形態には限定されない。
The secondary
図５に示すように、二次側蓋部材２９は、第１蓋部材２９ａと、この第１蓋部材２９ａの二次コイルユニット２４側とは反対側の表面を覆う第２蓋部材２９ｂとを有する。二次側蓋部材２９の厚みは、約５ｍｍ程度である。
As shown in FIG. 5, the
第１蓋部材２９ａの表面には、温度センサ１００を収納する温度センサ収納凹部２９ｃが形成されている。さらに、各温度センサ１００を取り囲むように、第１蓋部材２９ａには、溝２９ｄが設けられ、この溝２９ｄには、第２蓋部材２９ｂから二次コイルユニット２４側に延びる隔壁８００が設けられている。
A temperature
この隔壁８００は、第１蓋部材２９ａおよび第２蓋部材２９ｂよりも熱伝率の低い材料が用いられている。たとえば、第１蓋部材２９ａおよび第２蓋部材２９ｂにガラスエポキシ樹脂を用いた場合には、隔壁８００には、ゴムを用いるとよい。また、ゴムに代わり、エアキャップを設けてもよい。
The
二次側シールド２８は、フロアパネル２６と対向する天板部２８ａと、天板部から鉛直方向下方Ｄに垂れ下がる環状の周壁部２８ｂとを含む。二次側シールド２８は、たとえば、銅などの金属材料から形成されている。二次側蓋部材２９は、二次側シールド２８の開口部を閉塞するように平板状に形成されており、たとえば、樹脂材料などから形成されている。
The
二次コイルユニット２４は、二次フェライトコア２１および二次コイル２２を有する。二次フェライトコア２１は、板状に形成されている。この二次フェライトコア２１の周面に二次コイル２２が巻回されている。なお、二次フェライトコア２１を樹脂性の固定部材内に収容し、二次コイル２２をこの固定部材の周面に巻きつけることで、二次コイル２２を二次フェライトコア２１に装着するようにしてもよい。
The
図６は、二次コイル２２の巻回状態を模式的に示す斜視図である。この図６に示すように、二次コイル２２は、第１端部２２ａと第２端部２２ｂとを含む。二次コイル２２は、第１端部２２ａから第２端部２２ｂに向かうにつれて、巻回軸線Ｏ１の周囲を取り囲むと共に、巻回軸線Ｏ１の延びる方向に変位するようにコイル線を巻回して形成されている。
FIG. 6 is a perspective view schematically showing the winding state of the
巻回軸線Ｏ１とは、コイル線を微小区間に区分した時に、各微小区間における曲率中心点またはその近傍を通るように近似された仮想線である。 The winding axis O1 is a virtual line approximated so as to pass through or near the center of curvature in each minute section when the coil wire is divided into minute sections.
本実施の形態において、二次コイル２２の中心部Ｐ２とは、巻回軸線Ｏ１上に位置する仮想点であり、巻回軸線Ｏ１が延びる方向において二次コイル２２の中央部に位置する。
In the present embodiment, the center portion P2 of the
このように構成された受電部２０（受電装置１１）は、図３に示すように、巻回軸線Ｏ１が電動車両１０の前後方向に延びるように配置されており、巻回軸線Ｏ１は、前縁部３４Ｆと後縁部３４Ｂとを通る。
As shown in FIG. 3, the power receiving unit 20 (the power receiving device 11) configured as described above is arranged such that the winding axis O <b> 1 extends in the front-rear direction of the
受電部２０（受電装置１１）は、中央部Ｐ１よりも車両後進方向Ｂ側に配置されている。具体的には、中央部Ｐ１よりも後縁部３４Ｂに近い位置に設けられている。そして、中央部Ｐ２は、前縁部３４Ｆと後縁部３４Ｂと右側縁部３４Ｒと左側縁部３４Ｌとのうち、後縁部３４Ｂに最も近接するように配置されている。
The power reception unit 20 (power reception device 11) is disposed on the vehicle reverse direction B side with respect to the central portion P1. Specifically, it is provided at a position closer to the rear edge part 34B than the center part P1. The central portion P2 is disposed so as to be closest to the rear edge portion 34B among the
図７は、駐車スペース５２側に設けられる送電装置５０を示す分解斜視図である。送電装置５０は、送電部５６と、送電部５６を内部に収容する一次側筐体６２とを備える。一次側筐体６２は、開口部を有する有底状の一次側シールド６３と、一次側シールド６３の開口部を閉塞するように配置された平板状の一次側蓋部材６４とを備える。
FIG. 7 is an exploded perspective view showing the
一次側蓋部材６４には、その内部に異物が発熱したことを検知するための複数の温度センサ１００が搭載されている。図示においては、温度センサ１００が、マトリックス状に配置されているが、温度センサ１００の搭載数量、配置は、図７の形態には限定されない。
The primary
なお、本実施の形態では、受電装置１１および送電装置５０の両方に、温度センサ１００が設けられる場合を図示しているが、少なくともいずれか一方に設ける構成を採用してもよい。
Note that, in the present embodiment, the case where the
図８に示すように、一次側蓋部材６４は、第１蓋部材６４ａと、この第１蓋部材６４ａの一次コイルユニット６０とは反対側の表面を覆う第１蓋部材６４ｂとを有する。一次側蓋部材６４の厚みは、約５ｍｍ程度である。
As shown in FIG. 8, the
第１蓋部材６４ａの表面には、温度センサ１００を収納する温度センサ収納凹部６４ｃが形成されている。さらに、各温度センサ１００を取り囲むように、第１蓋部材６４ａには、溝６４ｄが設けられ、この溝６４ｄには、第２蓋部材６４ｂから一次コイルユニット６０側に延びる隔壁８００が設けられている。この隔壁８００は、第１蓋部材６４ａおよび第２蓋部材６４ｂよりも熱伝率の低い材料が用いられている。たとえば、第１蓋部材２９ａおよび第２蓋部材２９ｂにガラスエポキシ樹脂を用いた場合には、隔壁８００には、ゴムを用いるとよい。また、ゴムに代わり、エアキャップを設けてもよい。
A temperature
一次側シールド６３は、駐車スペース５２側に位置する天板部６３ａと、天板部６３ａから鉛直方向上方Ｕに起立する環状の周壁部６３ｂとを含む。一次側シールド６３は、たとえば、銅などの金属材料から形成されている。一次側蓋部材６４は、一次側シールド６３の開口部を閉塞するように平板状に形成されており、たとえば、樹脂材料などから形成されている。
The
一次コイルユニット６０は、一次フェライトコア５７および一次コイル５８を有する。一次フェライトコア５７は、板状に形成されている。この一次フェライトコア５７の周面に一次コイル５８が巻回されている。なお、一次フェライトコア５７を樹脂性の固定部材内に収容し、一次コイル５８をこの固定部材の周面に巻きつけることで、一次コイル５８を一次フェライトコア５７に装着するようにしてもよい。一次コイル５８の一次フェライトコア５７への巻回状態は、二次コイルユニット２４と同じである（図６参照）。
The
このように構成された送電部５６（送電装置５０）は、図３に示すように、巻回軸線Ｏ１が電動車両１０の前後方向に延びる方向に沿って配置される。
As shown in FIG. 3, the power transmission unit 56 (power transmission device 50) configured in this way is disposed along the direction in which the winding axis O <b> 1 extends in the front-rear direction of the
受電部２０と送電部５６との間で電力伝送する際には、受電部２０と送電部５６とが鉛直方向に対向する。なお、本実施の形態において、受電部２０の大きさと送電部５６の大きさとは、実質的に同じ大きさとされているが、送電部５６を受電部２０よりも大きく形成してもよい。
When power is transmitted between the
図９は、送電部５６と受電部２０とが対向するように電動車両１０が停車した状態を示す斜視図であり、図１０は、送電部５６と受電部２０とが対向した状態における電動車両１０の一部を示す側面図である。
FIG. 9 is a perspective view showing a state where the
図１０に示すように、受電部２０は、送電部５６の上方に配置されるように、電動車両１０は、駐車スペース５２に駐車される。本実施の形態においては、受電部２０が送電部５６の上方に位置するように、電動車両１０が、車両前進方向Ｆ、または、車両後進方向Ｂに、運転者により移動する。これにより、受電部２０と送電部５６とが対向するように、電動車両１０が駐車される。
As shown in FIG. 10, the
ここで、本実施の形態においては、図１１に示すように、受電装置１１の二次側筐体２７に設けられる二次側蓋部材２９には、各温度センサ１００を取り囲むように、隔壁８００が設けられている。この隔壁８００は、二次側蓋部材２９よりも熱伝率の低い材料が用いられていることから、異物が発熱した場合には二次側蓋部材２９での熱の拡散が抑制され、熱は隔壁８００によって囲まれた領域に留まることとなる。その結果、異物の発熱量が小さい場合であっても、異物の発熱を検知することが可能となり、温度センサ１００による温度検知の性能を向上させることができる。このことは、送電装置５０の一次側筐体６２に設けられる一次側蓋部材６４においても同様である。
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, the
なお、図５および図６に示す、隔壁８００は、二次側蓋部材２９の第１蓋部材２９ａに隔壁８００を設ける場合について示しているがこの構成に限定されない。たとえば、図１２に示すように、第１蓋部材２９ａおよび第２蓋部材２９ｂを貫通するように隔壁８００を設けることによって、より効果的に隔壁８００によって熱の拡散を抑制することができる。
In addition, although the
次に、図１３から図１５を参照して、温度センサ１００の接続状態について説明する。図１３は、温度センサ１００の温度検知回路を示す図、図１４は、ＰＴＣサーミスタの電圧−温度特性を示す図、図１５は、ＮＴＣサーミスタの電圧−温度特性を示す図である。
Next, the connection state of the
図１３を参照して、本実施の形態では、電源２００、基準抵抗３００、複数の温度センサ１００が直列に接続されている。温度センサ１００と基準抵抗３００との間には、判断回路５５０が設けられている。
Referring to FIG. 13, in the present embodiment,
また、温度センサ１００には、ＰＴＣ（positive temperature coefficient）サーミスタを用いるとよい。ＰＴＣサーミスタは、温度の上昇により抵抗値が急峻に高くなる性質を有している。その結果、図１４に示すように、図１３の温度検知回路にＰＴＣサーミスタを用いた場合、正常時の出力電圧Ｐ１１に比べて、ＰＴＣサーミスタの温度が上昇する異常時には、急峻に出力電圧Ｐ１２が高くなる。その結果、容易に過熱状態を検知することができる。
The
一方、ＮＴＣ（negative temperature coefficient）サーミスタは、温度の上昇により抵抗値が低くなる性質を有している。ＮＴＣサーミスタは、温度の上昇により抵抗値が一定に低くなる性質を有している。その結果、図１５に示すように、図１３の温度検知回路にＮＴＣサーミスタを用いた場合、正常時の出力電圧Ｐ２１に比べて、ＮＴＣサーミスタの温度が上昇する異常時には、出力電圧Ｐ２２が低くなる。ＮＴＣサーミスタの場合には、温度上昇に略反比例して出力電圧が低下することから、過熱状態を観察する観点からは、ＰＴＣサーミスタを用いることが好ましい。 On the other hand, NTC (negative temperature coefficient) thermistors have the property that the resistance value decreases as the temperature rises. The NTC thermistor has a property that its resistance value is constantly reduced as the temperature rises. As a result, as shown in FIG. 15, when the NTC thermistor is used in the temperature detection circuit of FIG. 13, the output voltage P <b> 22 is lower at the time of abnormality when the temperature of the NTC thermistor rises than the normal output voltage P <b> 21. . In the case of an NTC thermistor, since the output voltage decreases approximately in inverse proportion to the temperature rise, it is preferable to use a PTC thermistor from the viewpoint of observing an overheated state.
また、ＮＴＣサーミスタを用いた場合には、温度測定のために「並列に」接続する必要がある。そのため、各々に基準抵抗と温度測定用の出力端子が必要となり、素子数の増大、配線の複雑化によりコストアップを招くことになるが、ＰＴＣサーミスタを用いた場合には、そのようなコストアップは生じない。 Further, when an NTC thermistor is used, it is necessary to connect “in parallel” for temperature measurement. For this reason, a reference resistor and an output terminal for temperature measurement are required for each, and the cost increases due to the increase in the number of elements and the complexity of the wiring. However, when a PTC thermistor is used, such a cost increase occurs. Does not occur.
上記のようにして得られた出力信号は、判断回路５５０に送られる。判断回路５５０の記憶部には、予め、温度センサ１００が異常高温であるときの温度分布データを格納しておくことで、格納された温度分布データと、温度検知回路から得られる信号に基づいて、受電部２０と送電部５６との間に異物があるか否かを判断する。
The output signal obtained as described above is sent to the
判断回路５５０において異物があると判断された場合には、所定の出力信号Ｓ１が制御部５５（図１参照）に出力され、送電装置５０による電力の送電が中止される。また、送電中止信号が、送電装置５０側のアンテナ６１から電動車両１０側のアンテナ４９に送られることにより、電動車両１０側に送電中止信号を送信するようにしてもよい。なお、判断回路５５０は、制御部５５の内部に設けてもよい。
When the
また、図１６および図１７に示すように、複数の温度センサ１００を有する第１温度センサ群１００Ａと、複数の温度センサ１００を有する第２温度センサ群１００Ｂとに分け、第１温度センサ群１００Ａと第２温度センサ群１００Ｂとを並列にして、論理回路（ＯＲ）回路（検知回路）６００に第１温度センサ群１００Ａおよび第２温度センサ群１００Ｂからの出力信号を出力するようにしてもよい。
Further, as shown in FIGS. 16 and 17, the first
論理回路（ＯＲ）回路（検知回路）６００においては、少なくもいずれか一方のセンサ群からの信号を入力した場合には、予め格納された、温度センサ１００が異常高温であるときの温度分布データと、センサ群から得られる信号に基づいて、受電部２０と送電部５６との間に高温となる異物があるか否かを判断する。
In the logic circuit (OR) circuit (detection circuit) 600, when a signal from at least one of the sensor groups is input, temperature distribution data stored in advance when the
論理回路（検知回路）６００において高温となる異物があると判断された場合には、所定の出力信号Ｓ２が制御部５５に出力され、送電装置５０による電力の送電が中止される。また、送電中止信号が、送電装置５０側のアンテナ６１から電動車両１０側のアンテナ４９に送られることにより、電動車両１０側に送電中止信号を送信するようにしてもよい。なお、論理回路（検知回路）６００は、制御部５５の内部に設けてもよい。また、第１温度センサ群１００Ａおよび第２温度センサ群１００Ｂの２つの群だけでなく、３以上のセンサ群に分けてもよい。
When it is determined in the logic circuit (detection circuit) 600 that there is a foreign substance that becomes high in temperature, a predetermined output signal S2 is output to the
（他の実施の形態）
次に、図１８から図２０を参照して、温度センサの他の配置状態を説明する。図１８は、受電部に設けられる蓋部材に搭載される温度センサの他の配置状態を示す部分平面図、図１９は、伝熱部材の構造を示す平面図、図２０は、図１８中のＸＸ−ＸＸ線矢視断面図である。なお、受電部側について説明するが、送電部側においても同様である。
(Other embodiments)
Next, another arrangement state of the temperature sensor will be described with reference to FIGS. 18 is a partial plan view showing another arrangement state of the temperature sensor mounted on the lid member provided in the power receiving unit, FIG. 19 is a plan view showing the structure of the heat transfer member, and FIG. It is XX-XX sectional view taken on the line. The power receiving unit side will be described, but the same applies to the power transmitting unit side.
本実施の形態においては、第２蓋部材２９ｂと温度センサ１００との間に伝熱部材９００が設けられている。この伝熱部材９００は、二次側蓋部材２９よりも熱伝率の高い材料が用いられている。たとえば、伝熱部材９００には、Ｃｕ，Ａｌ，ＳＵＳ等、厚さ１２μｍ〜５０μｍ程度を用いるとよい。
In the present embodiment, a
また、図１９に示すように伝熱部材９００は、温度センサ１００と略同形状の矩形部９００ａと、矩形部９００ａの四辺から放射状に延びる放射部９００ｂとを有している。この伝熱部材９００は、矩形部９００ａの中心点ＣＰに対して点対称となる形状を有している。また、放射部９００ｂは、環状領域（ループ）を形成していない。これにより、強電磁界による誘導電圧がキャンセルされることにより、温度センサ１００によるセンシング効率を向上させることが可能となる。
As shown in FIG. 19, the
このように、第２蓋部材２９ｂと温度センサ１００との間に伝熱部材９００を設けることで、隔壁８００により囲まれた領域であっても、効率良く熱を温度センサ１００に伝達できることとなるため、より温度センサ１００による温度検知の性能を向上させることができる。なお、放射部９００ｂを設けずに矩形部９００ａのみを設けてもよい。
Thus, by providing the
さらに、他の形態として、図２１に示す構造が挙げられる。図２１に示す構造においては、温度センサ１００と伝熱部材９００との間に、絶縁膜９５０を設けている。絶縁膜９５０の材料としては、ポリイミド（フレキシブル基板）、厚さは１２μｍ〜５０μｍ程度がよい。これにより、温度センサ１００へのノイズの侵入が阻止され、センシング効率をさらに向上させることが可能となる。
Furthermore, the structure shown in FIG. 21 is mentioned as another form. In the structure shown in FIG. 21, an insulating
さらに、他の形態として、図２２から図２４に示す構造が挙げられる。図２２に示す伝熱部材９００は、４５°の回転ピッチで、中心点ＣＰに対して点対称となる放射部９００ｂが８箇所設けられている。なお、放射部９００ｂの数量は８箇所には限定されない。
Furthermore, the structure shown in FIGS. 22-24 is mentioned as another form. The
また、図２３に示す伝熱部材９００Ｂは、中心点ＣＰに対して点対称となるＺ字型の放射部９００ｚが設けられている。
A heat transfer member 900B shown in FIG. 23 is provided with a Z-shaped
また、図２４に示す伝熱部材９００Ｃは、中心点ＣＰに対して点対称となるように、数字の７字型の放射部９００ｓが四か所に設けられている。
In addition, the heat transfer member 900C shown in FIG. 24 is provided with four 7-
上記構成であっても、図１９において説明した伝熱部材９００と同様に、各放射部９００ｂ、９００ｚ、９００ｓは、環状領域（ループ）を形成していない。これにより、強電磁界による誘導電圧がキャンセルされることにより、温度センサ１００によるセンシング効率を向上させることが可能となる。
Even in the above configuration, each of the radiating
なお、上記各実施の形態において、個々の温度センサ１００をそれぞれ取り囲むように隔壁８００を設ける場合について説明したが、この構成には限定されない。たとえば、図２５に示すように、４つの温度センサ１００を一組として、４つの温度センサ１００を取り囲むように隔壁８００を設けてもよい。
In each of the above embodiments, the case where the
また、上記各実施の形態では、温度センサ１００の全周が隔壁８００により取り囲まれる構造について説明しているが、この構造には限定されない。たとえば、図２６に示すように、隣接する温度センサ１００の間に隔壁８００を設け、隣接する温度センサ１００が存在しない側には、隔壁８００を設けない構成の採用も可能である。また、隔壁８００により４つに区分けされた領域が示され、各領域に温度センサ１００を配置しているが、全ての領域に温度センサ１００が配置されている必要はなく、２つの温度センサ１００が、隔壁８００によって隔てられていればよい。
Moreover, although each said embodiment demonstrated the structure where the perimeter of the
したがって、二次側蓋部材２９は、この二次側蓋部材２９を２以上の領域に区分けする隔壁８００を有し、２以上の上記領域の内、少なくとも２つの上記領域に上記温度センサ１００が配置され、隔壁８００には、二次側蓋部材２９よりも熱伝率の低い材料が用いられているとよい。
Therefore, the
この構成を採用することで、隔壁８００により二次側蓋部材２９での熱の拡散が抑制され、熱は、隔壁８００によって囲まれた領域に留まることとなる。その結果、異物の発熱量が小さい場合であっても、異物の発熱を検知することが可能となり、温度センサ１００による温度検知の性能を向上させることができる。このことは、送電装置５０の一次側筐体６２に設けられる一次側蓋部材６４においても同様である。
By adopting this configuration, heat diffusion in the secondary
また、上記実施の形態では、ソレノイド型のコイルの場合について説明しているが、円筒型のコイルを用いた場合であっても同様の構成を採用することが可能である。 Moreover, although the case of the solenoid type coil has been described in the above embodiment, the same configuration can be adopted even when a cylindrical type coil is used.
次に、図２、図２７から図３０を用いて、受電部２０と送電部５６との間の電力伝送の原理について説明する。
Next, the principle of power transmission between the
本実施の形態に係る電力伝送システムにおいては、図２に示すように、送電部５６の固有周波数と、受電部２０の固有周波数との差は、受電部２０または送電部５６の固有周波数の１０％以下である。このような範囲に各送電部５６および受電部２０の固有周波数を設定することで、電力伝送効率を高めることができる。その一方で、固有周波数の差が受電部２０または送電部５６の固有周波数の１０％よりも大きくなると、電力伝送効率が１０％より小さくなり、バッテリ１５の充電時間が長くなるなどの弊害が生じる。
In the power transmission system according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, the difference between the natural frequency of
ここで、送電部５６の固有周波数とは、一次キャパシタ５９が設けられていない場合には、一次コイル５８のインダクタンスと、一次コイル５８のキャパシタンスとから形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。一次キャパシタ５９が設けられた場合には、送電部５６の固有周波数とは、一次コイル５８および一次キャパシタ５９のキャパシタンスと、一次コイル５８のインダクタンスとによって形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。上記電気回路において、制動力および電気抵抗をゼロもしくは実質的にゼロとしたときの固有周波数は、送電部５６の共振周波数とも呼ばれる。
Here, the natural frequency of the
同様に、受電部２０の固有周波数とは、二次キャパシタ２３が設けられていない場合には、二次コイル２２のインダクタンスと、二次コイル２２のキャパシタンスとから形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。二次キャパシタ２３が設けられた場合には、受電部２０の固有周波数とは、二次コイル２２および二次キャパシタ２３のキャパシタンスと、二次コイル２２のインダクタンスとによって形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。上記電気回路において、制動力および電気抵抗をゼロもしくは実質的にゼロとしたときの固有周波数は、受電部２０の共振周波数とも呼ばれる。
Similarly, the natural frequency of the
図２７および図２８を用いて、固有周波数の差と電力伝送効率との関係とを解析したシミュレーション結果について説明する。図２７は、電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す図である。電力伝送システムは、送電装置１９０と、受電装置１９１とを備え、送電装置１９０は、コイル１９２（電磁誘導コイル）と、送電部１９３とを含む。送電部１９３は、コイル１９４（１次コイル）と、コイル１９４に設けられたキャパシタ１９５とを含む。
A simulation result obtained by analyzing the relationship between the natural frequency difference and the power transmission efficiency will be described with reference to FIGS. 27 and 28. FIG. 27 is a diagram illustrating a simulation model of the power transmission system. The power transmission system includes a
受電装置１９１は、受電部１９６と、コイル１９７（電磁誘導コイル）とを備える。受電部１９６は、コイル１９９とこのコイル１９９（２次コイル）に接続されたキャパシタ１９８とを含む。
The
コイル１９４のインダクタンスをインダクタンスＬｔとし、キャパシタ１９５のキャパシタンスをキャパシタンスＣ１とする。コイル１９９のインダクタンスをインダクタンスＬｒとし、キャパシタ１９８のキャパシタンスをキャパシタンスＣ２とする。このように各パラメータを設定すると、送電部１９３の固有周波数ｆ１は、下記の式（１）によって示され、受電部１９６の固有周波数ｆ２は、下記の式（２）によって示される。
The inductance of the
ｆ１＝１／｛２π（Ｌｔ×Ｃ１）１／２｝・・・（１）
ｆ２＝１／｛２π（Ｌｒ×Ｃ２）１／２｝・・・（２）
ここで、インダクタンスＬｒおよびキャパシタンスＣ１，Ｃ２を固定して、インダクタンスＬｔのみを変化させた場合において、送電部１９３および受電部１９６の固有周波数のズレと、電力伝送効率との関係を図２８に示す。なお、このシミュレーションにおいては、コイル１９４およびコイル１９９の相対的な位置関係は固定した状態であって、さらに、送電部１９３に供給される電流の周波数は一定である。
f1 = 1 / {2π (Lt × C1) 1/2 } (1)
f2 = 1 / {2π (Lr × C2) 1/2 } (2)
Here, when the inductance Lr and the capacitances C1 and C2 are fixed and only the inductance Lt is changed, the relationship between the deviation of the natural frequency of the
図２８に示すグラフのうち、横軸は、固有周波数のズレ（％）を示し、縦軸は、一定周波数での伝送効率（％）を示す。固有周波数のズレ（％）は、下記式（３）によって示される。 In the graph shown in FIG. 28, the horizontal axis indicates the deviation (%) of the natural frequency, and the vertical axis indicates the transmission efficiency (%) at a constant frequency. The deviation (%) in the natural frequency is expressed by the following equation (3).
（固有周波数のズレ）＝｛（ｆ１−ｆ２）／ｆ２｝×１００（％）・・・（３）
図２８からも明らかなように、固有周波数のズレ（％）が±０％の場合には、電力伝送効率は、１００％近くとなる。固有周波数のズレ（％）が±５％の場合には、電力伝送効率は、４０％となる。固有周波数のズレ（％）が±１０％の場合には、電力伝送効率は、１０％となる。固有周波数のズレ（％）が±１５％の場合には、電力伝送効率は、５％となる。すなわち、固有周波数のズレ（％）の絶対値（固有周波数の差）が、受電部１９６の固有周波数の１０％以下の範囲となるように各送電部および受電部の固有周波数を設定することで電力伝送効率を高めることができることがわかる。さらに、固有周波数のズレ（％）の絶対値が受電部１９６の固有周波数の５％以下となるように、各送電部および受電部の固有周波数を設定することで電力伝送効率をより高めることができることがわかる。なお、シミュレーションソフトしては、電磁界解析ソフトウェア（ＪＭＡＧ（登録商標）：株式会社ＪＳＯＬ製）を採用している。
(Deviation of natural frequency) = {(f1−f2) / f2} × 100 (%) (3)
As is clear from FIG. 28, when the deviation (%) of the natural frequency is ± 0%, the power transmission efficiency is close to 100%. When the deviation (%) in natural frequency is ± 5%, the power transmission efficiency is 40%. When the deviation (%) of the natural frequency is ± 10%, the power transmission efficiency is 10%. When the deviation (%) in natural frequency is ± 15%, the power transmission efficiency is 5%. That is, by setting the natural frequency of each power transmission unit and the power reception unit so that the absolute value (difference in natural frequency) of the deviation (%) of the natural frequency is within a range of 10% or less of the natural frequency of the
次に、本実施の形態に係る電力伝送システムの動作について説明する。
図１において、一次コイル５８には、高周波電力ドライバ５４から交流電力が供給される。この際、一次コイル５８を流れる交流電流の周波数が特定の周波数となるように電力が供給されている。
Next, the operation of the power transmission system according to the present embodiment will be described.
In FIG. 1, AC power is supplied to the
一次コイル５８に特定の周波数の電流が流れると、一次コイル５８の周囲には特定の周波数で振動する電磁界が形成される。
When a current having a specific frequency flows through the
二次コイル２２は、一次コイル５８から所定範囲内に配置されており、二次コイル２２は一次コイル５８の周囲に形成された電磁界から電力を受け取る。
The
本実施の形態においては、二次コイル２２および一次コイル５８は、所謂、ヘリカルコイルが採用されている。このため、一次コイル５８の周囲には、特定の周波数で振動する磁界および電界が形成され、二次コイル２２は主に当該磁界から電力を受け取る。
In the present embodiment, so-called helical coils are employed for the
ここで、一次コイル５８の周囲に形成される特定の周波数の磁界について説明する。「特定の周波数の磁界」は、典型的には、電力伝送効率と一次コイル５８に供給される電流の周波数と関連性を有する。そこで、まず、電力伝送効率と、一次コイル５８に供給される電流の周波数との関係について説明する。一次コイル５８から二次コイル２２に電力を伝送するときの電力伝送効率は、一次コイル５８および二次コイル２２の間の距離などの様々な要因よって変化する。たとえば、送電部５６および受電部２０の固有周波数（共振周波数）を固有周波数ｆ０とし、一次コイル５８に供給される電流の周波数を周波数ｆ３とし、二次コイル２２および一次コイル５８の間のエアギャップをエアギャップＡＧとする。
Here, a magnetic field having a specific frequency formed around the
図２９は、固有周波数ｆ０を固定した状態で、エアギャップＡＧを変化させたときの電力伝送効率と、一次コイル５８に供給される電流の周波数ｆ３との関係を示すグラフである。
FIG. 29 is a graph showing the relationship between the power transmission efficiency and the frequency f3 of the current supplied to the
図２９に示すグラフにおいて、横軸は、一次コイル５８に供給する電流の周波数ｆ３を示し、縦軸は、電力伝送効率（％）を示す。効率曲線Ｌ１は、エアギャップＡＧが小さいときの電力伝送効率と、一次コイル５８に供給する電流の周波数ｆ３との関係を模式的に示す。この効率曲線Ｌ１に示すように、エアギャップＡＧが小さい場合には、電力伝送効率のピークは周波数ｆ４，ｆ５（ｆ４＜ｆ５）において生じる。エアギャップＡＧを大きくすると、電力伝送効率が高くなるときの２つのピークは、互いに近づくように変化する。そして、効率曲線Ｌ２に示すように、エアギャップＡＧを所定距離よりも大きくすると、電力伝送効率のピークは１つとなり、一次コイル５８に供給する電流の周波数が周波数ｆ６のときに電力伝送効率がピークとなる。エアギャップＡＧを効率曲線Ｌ２の状態よりもさらに大きくすると、効率曲線Ｌ３に示すように電力伝送効率のピークが小さくなる。
In the graph shown in FIG. 29, the horizontal axis indicates the frequency f3 of the current supplied to the
たとえば、電力伝送効率の向上を図るため手法として次のような第１の手法が考えられる。第１の手法としては、図１に示す一次コイル５８に供給する電流の周波数を一定として、エアギャップＡＧにあわせて、一次キャパシタ５９や二次キャパシタ２３のキャパシタンスを変化させることで、送電部５６と受電部２０との間での電力伝送効率の特性を変化させる手法が挙げられる。具体的には、一次コイル５８に供給される電流の周波数を一定とした状態で、電力伝送効率がピークとなるように、一次キャパシタ５９および二次キャパシタ２３のキャパシタンスを調整する。この手法では、エアギャップＡＧの大きさに関係なく、一次コイル５８および二次コイル２２に流れる電流の周波数は一定である。なお、電力伝送効率の特性を変化させる手法としては、送電装置５０と高周波電力ドライバ５４との間に設けられた整合器を利用する手法や、コンバータ１４を利用する手法などを採用することもできる。
For example, the following first method can be considered as a method for improving the power transmission efficiency. As a first technique, the frequency of the current supplied to the
また、第２の手法としては、エアギャップＡＧの大きさに基づいて、一次コイル５８に供給する電流の周波数を調整する手法である。たとえば、図２９において、電力伝送特性が効率曲線Ｌ１となる場合には、一次コイル５８には周波数が周波数ｆ４または周波数ｆ５の電流を一次コイル５８に供給する。そして、周波数特性が効率曲線Ｌ２，Ｌ３となる場合には、周波数が周波数ｆ６の電流を一次コイル５８に供給する。この場合では、エアギャップＡＧの大きさに合わせて一次コイル５８および二次コイル２２に流れる電流の周波数を変化させることになる。
The second method is a method of adjusting the frequency of the current supplied to the
第１の手法では、一次コイル５８を流れる電流の周波数は、固定された一定の周波数となり、第２の手法では、一次コイル５８を流れる周波数は、エアギャップＡＧによって適宜変化する周波数となる。第１の手法や第２の手法などによって、電力伝送効率が高くなるように設定された特定の周波数の電流が一次コイル５８に供給される。一次コイル５８に特定の周波数の電流が流れることで、一次コイル５８の周囲には、特定の周波数で振動する磁界（電磁界）が形成される。
In the first method, the frequency of the current flowing through the
受電部２０は、受電部２０と送電部５６の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界および特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて送電部５６から電力を受電している。したがって、「特定の周波数で振動する磁界」は、必ずしも固定された周波数の磁界とは限らず、「特定の周波数で振動する電界」も、必ずしも固定された周波数の電界とは限らない。
The
なお、上記の例では、エアギャップＡＧに着目して、一次コイル５８に供給する電流の周波数を設定するようにしているが、電力伝送効率は、一次コイル５８および二次コイル２２の水平方向のずれ等のように他の要因によっても変化するものであり、当該他の要因に基づいて、一次コイル５８に供給する電流の周波数を調整する場合がある。
In the above example, focusing on the air gap AG, the frequency of the current supplied to the
なお共鳴コイルとしてヘリカルコイルを採用した例について説明したが、共鳴コイルとして、メアンダラインなどのアンテナなどを採用した場合には、一次コイル５８に特定の周波数の電流が流れることで、特定の周波数の電界が一次コイル５８の周囲に形成される。そして、この電界をとおして、送電部５６と受電部２０との間で電力伝送が行われる。
In addition, although the example which employ | adopted the helical coil as a resonance coil was demonstrated, when antennas, such as a meander line, are employ | adopted as a resonance coil, the electric current of a specific frequency flows into the
本実施の形態に係る電力伝送システムにおいては、電磁界の「静電磁界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用することで、送電および受電効率の向上が図られている。図３０は、電流源または磁流源からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図２９を参照して、電磁界は３つの成分から成る。曲線ｋ１は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線ｋ２は、波源からの距離の２乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線ｋ３は、波源からの距離の３乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。なお、電磁界の波長を「λ」とすると、「輻射電磁界」と「誘導電磁界」と「静電磁界」との強さが略等しくなる距離は、λ／２πとあらわすことができる。 In the power transmission system according to the present embodiment, the efficiency of power transmission and power reception is improved by using a near field (evanescent field) in which the “electrostatic magnetic field” of the electromagnetic field is dominant. FIG. 30 is a diagram showing the relationship between the distance from the current source or magnetic current source and the strength of the electromagnetic field. Referring to FIG. 29, the electromagnetic field is composed of three components. The curve k1 is a component that is inversely proportional to the distance from the wave source, and is referred to as a “radiated electromagnetic field”. A curve k2 is a component inversely proportional to the square of the distance from the wave source, and is referred to as an “induction electromagnetic field”. The curve k3 is a component inversely proportional to the cube of the distance from the wave source, and is referred to as an “electrostatic magnetic field”. When the wavelength of the electromagnetic field is “λ”, the distance at which the “radiant electromagnetic field”, the “induction electromagnetic field”, and the “electrostatic magnetic field” have substantially the same strength can be expressed as λ / 2π.
「静電磁界」は、波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域であり、本実施の形態に係る電力伝送システムでは、この「静電磁界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギー（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、「静電磁界」が支配的な近接場において、近接する固有周波数を有する送電部５６および受電部２０（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、送電部５６から他方の受電部２０へエネルギー（電力）を伝送する。この「静電磁界」は遠方にエネルギーを伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電磁界」によってエネルギー（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。
The “electrostatic magnetic field” is a region where the intensity of electromagnetic waves suddenly decreases with the distance from the wave source. In the power transmission system according to the present embodiment, this “electrostatic magnetic field” is a dominant near field (evanescent field). ) Is used to transmit energy (electric power). That is, in the near field where the “electrostatic magnetic field” is dominant, by resonating the
このような受電部と送電部との間に形成される電磁場は、たとえば、近接場共振（共鳴）結合場という場合がある。送電部と受電部との間の結合係数κは、たとえば、０．３以下程度であり、好ましくは、０．１以下である。結合係数κとしては、０．１〜０．３程度の範囲も採用することができる。結合係数κは、このような値に限定されるものでなく、電力伝送が良好となる種々の値をとり得る。 Such an electromagnetic field formed between the power reception unit and the power transmission unit may be referred to as a near-field resonance (resonance) coupling field, for example. The coupling coefficient κ between the power transmission unit and the power reception unit is, for example, about 0.3 or less, and preferably 0.1 or less. As the coupling coefficient κ, a range of about 0.1 to 0.3 can also be employed. The coupling coefficient κ is not limited to such a value, and may take various values that improve power transmission.
本実施の形態の電力伝送における送電部５６と受電部２０との結合を、たとえば、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「磁場共振（共鳴）結合」、「近接場共振（共鳴）結合」、「電磁界（電磁場）共振結合」または「電界（電場）共振結合」という。
For example, “magnetic resonance coupling”, “magnetic field (magnetic field) resonance coupling”, “magnetic field resonance (resonance) coupling”, “near-field resonance” may be used as the coupling between the
「電磁界（電磁場）共振結合」は、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「電界（電場）共振結合」のいずれも含む結合を意味する。 The “electromagnetic field (electromagnetic field) resonance coupling” means a coupling including any of “magnetic resonance coupling”, “magnetic field (magnetic field) resonance coupling”, and “electric field (electric field) resonance coupling”.
本明細書中で説明した送電部５６の一次コイル５８と受電部２０の二次コイル２２とは、コイル形状のアンテナが採用されているため、送電部５６と受電部２０とは主に、磁界によって結合しており、送電部５６と受電部２０とは、「磁気共鳴結合」または「磁界（磁場）共鳴結合」している。
Since the coil-shaped antenna is adopted for the
なお、一次コイル５８および二次コイル２２として、たとえば、メアンダラインなどのアンテナを採用することも可能であり、この場合には、送電部５６と受電部２０とは主に、電界によって結合している。このときには、送電部５６と受電部２０とは、「電界（電場）共振結合」している。このように、本実施の形態においては、受電部２０と送電部５６との間で非接触で電力伝送をしている。このように、非接触で電力伝送する際には、受電部２０と送電部５６との間には、主に、磁界が形成される。
For example, an antenna such as a meander line can be used as the
なお、上記実施の形態においては、送電部５６から受電部２０に電力を送電する場合について説明したが、受電部２０から送電部５６に電力を送電する場合においても、同様に、受電部２０と送電部５６との間に異物がある状態で電力送電されることを抑制することができる。
In addition, in the said embodiment, although the case where electric power was transmitted from the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims. Furthermore, the above numerical values are examples, and are not limited to the above numerical values and ranges.
９ 調整部、１０ 電動車両、１０Ａ 車両本体、１１，１９１ 受電装置、１３ 整流器、１４ コンバータ、１５ バッテリ、１６ パワーコントロールユニット、１７ モータユニット、１８ 可動機構制御部、１９Ｂ 後輪、１９ＢＬ 左後輪、１９ＢＲ 右後輪、１９Ｆ 前輪、１９ＦＬ 左前輪、１９ＦＲ 右前輪、２０，１９６ 受電部、２１ 二次フェライトコア（円筒形状コア）、２２ 二次コイル、２２ａ 第１端部、２２ｂ 第２端部、２３ 二次キャパシタ、２４ 二次コイルユニット、２５ 底面、２６ フロアパネル、２７ 二次側筐体、２８ 二次側シールド、２８ａ，６３ａ 天板部、２８ｂ，６３ｂ 周壁部、２９ 二次側蓋部材、２９ａ 第１蓋部材、２９ｂ 第２蓋部材、２９ｃ，６４ｃ 温度センサ収納凹部、２９ｄ，６４ｄ 溝、４７ エンジン、４９，６１ アンテナ、５０，１９０ 送電装置、５１ 外部給電装置、５２ 駐車スペース、５３ 交流電源、５４ 高周波電力ドライバ、５５ 制御部、５６，１９３ 送電部、５７ 一次フェライトコア、５８ 一次コイル、５９ 一次キャパシタ、６０ 一次コイルユニット、６２ 一次側筐体、６３ 一次側シールド、６４ 一次側蓋部材、６４ａ 第１蓋部材、６４ｂ 第２蓋部材、６６Ｌ 左側後辺部、６６Ｒ 右側後辺部、７３ 端面壁、７４，７５ 側面壁、８０，８１，９２ ギヤ、８２ モータ、８３，８４，８５，８６ 端部、８８ 装置本体、８９ 保持装置、９０，９１ ストッパ片、９５ ロータ、９６ ステータ、９７ エンコーダ、９８ 軸部、９９ 歯部、１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ 温度センサ、１００Ａ 第１温度センサ群、１００Ｂ 第２温度センサ群、１１０ａ 第１導電板、１１０ｂ 第２導電板、１１０ｃ 第３導電板、１１１ トーションバネ、１９２，１９４，１９７，１９９ コイル、１９５，１９８ キャパシタ、３００ 抵抗、５００ 板、５５０ 判断回路、６００ 論理回路（検知回路）、８００ 隔壁、９００，９００Ａ，９００Ｂ，９００Ｃ 伝熱部材、９００ａ 矩形部、９００ｂ，９００ｚ，９００ｓ 放射部、９５０ 絶縁膜。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Adjustment part, 10 Electric vehicle, 10A Vehicle main body, 11,191 Power receiving device, 13 Rectifier, 14 Converter, 15 Battery, 16 Power control unit, 17 Motor unit, 18 Movable mechanism control part, 19B Rear wheel, 19BL Left rear wheel , 19BR Right rear wheel, 19F Front wheel, 19FL Left front wheel, 19FR Right front wheel, 20,196 Power receiving unit, 21 Secondary ferrite core (cylindrical core), 22 Secondary coil, 22a First end, 22b Second end , 23 Secondary capacitor, 24 Secondary coil unit, 25 Bottom, 26 Floor panel, 27 Secondary casing, 28 Secondary shield, 28a, 63a Top plate, 28b, 63b Perimeter wall, 29 Secondary lid Member, 29a first lid member, 29b second lid member, 29c, 64c temperature sensor housing recess, 29d, 6 d groove, 47 engine, 49, 61 antenna, 50, 190 power transmission device, 51 external power feeding device, 52 parking space, 53 AC power source, 54 high frequency power driver, 55 control unit, 56, 193 power transmission unit, 57 primary ferrite core, 58 primary coil, 59 primary capacitor, 60 primary coil unit, 62 primary casing, 63 primary shield, 64 primary lid member, 64a first lid member, 64b second lid member, 66L left rear side, 66R right side Rear side, 73 End wall, 74, 75 Side wall, 80, 81, 92 Gear, 82 Motor, 83, 84, 85, 86 End, 88 Device body, 89 Holding device, 90, 91 Stopper piece, 95 Rotor 96 Stator, 97 Encoder, 98 Shaft, 99 Teeth, 100, 100a, 100b, 100c Degree sensor, 100A first temperature sensor group, 100B second temperature sensor group, 110a first conductive plate, 110b second conductive plate, 110c third conductive plate, 111 torsion spring, 192, 194, 197, 199 coil, 195 198 Capacitor, 300 Resistance, 500 plate, 550 Judgment circuit, 600 Logic circuit (detection circuit), 800 Bulkhead, 900, 900A, 900B, 900C Heat transfer member, 900a Rectangular portion, 900b, 900z, 900s Radiation portion, 950 Insulating film .
Claims (22)
前記受電部を内部に収容する筐体と、を備え、
前記筐体は、前記送電部側に位置し、磁界の通過が可能な蓋部材と、
前記蓋部材に複数個搭載され、前記送電部と前記受電部との間に位置する異物の温度を検知する温度センサと、を含み、
前記蓋部材は、前記蓋部材を２以上の領域に区分けする隔壁を有し、
２以上の前記領域の内、少なくとも２つの前記領域に前記温度センサが配置され、
前記隔壁には、前記蓋部材よりも熱伝率の低い材料が用いられ、
前記蓋部材は、第１蓋部材と第２蓋部材とを有し、
前記温度センサは、前記第１蓋部材に設けられた温度センサ収容凹部に収容されており、
前記隔壁は、前記温度センサ収容凹部を取り囲むように設けられることで、前記温度センサの各々が前記隔壁により区分けされている、受電装置。 A power receiving unit that receives power in a non-contact manner from a power transmitting unit provided outside;
A housing that houses the power receiving unit therein,
The housing is located on the power transmission unit side and is capable of passing a magnetic field; and
A plurality of temperature sensors that are mounted on the lid member and detect the temperature of a foreign object located between the power transmission unit and the power reception unit;
The lid member has a partition wall that divides the lid member into two or more regions,
The temperature sensor is disposed in at least two of the two or more regions,
A material having a lower thermal conductivity than the lid member is used for the partition wall,
The lid member has a first lid member and a second lid member,
The temperature sensor is housed in a temperature sensor housing recess provided in the first lid member,
The power receiving device, wherein the partition wall is provided so as to surround the temperature sensor housing recess, whereby each of the temperature sensors is divided by the partition wall.
前記伝熱部材には、前記蓋部材よりも熱伝率の高い材料が用いられている、請求項１に記載の受電装置。 A heat transfer member is provided between each of the temperature sensors and the lid member,
The power receiving device according to claim 1, wherein a material having a higher thermal conductivity than the lid member is used for the heat transfer member.
いずれか一つのセンサ群に含まれる前記ＰＴＣサーミスタが所定の温度以上の温度を検知した場合に、検知信号を出力する検知回路を有する、請求項７に記載の受電装置。 The plurality of PTC thermistors have two or more sensor groups in which the plurality of PTC thermistors are connected in series,
The power receiving device according to claim 7, further comprising: a detection circuit that outputs a detection signal when the PTC thermistor included in any one of the sensor groups detects a temperature equal to or higher than a predetermined temperature.
前記送電部を内部に収容する筐体と、を備え、
前記筐体は、前記受電部側に位置し、電磁界の通過が可能な蓋部材と、
前記蓋部材に複数個搭載され、前記送電部と前記受電部との間に位置する異物の温度を検知する温度センサと、を含み、
前記蓋部材は、前記蓋部材を２以上の領域に区分けする隔壁を有し、
２以上の前記領域の内、少なくとも２つの前記領域に前記温度センサが配置され、
前記隔壁には、前記蓋部材よりも熱伝率の低い材料が用いられ、
前記蓋部材は、第１蓋部材と第２蓋部材とを有し、
前記温度センサは、前記第１蓋部材に設けられた温度センサ収容凹部に収容されており、
前記隔壁は、前記温度センサ収容凹部を取り囲むように設けられることで、前記温度センサの各々が前記隔壁により区分けされている、送電装置。 A power transmission unit that transmits power in a contactless manner to a power reception unit mounted on the vehicle;
A housing that houses the power transmission unit therein,
The housing is located on the power receiving unit side, and a lid member capable of passing an electromagnetic field;
A plurality of temperature sensors that are mounted on the lid member and detect the temperature of a foreign object located between the power transmission unit and the power reception unit;
The lid member has a partition wall that divides the lid member into two or more regions,
The temperature sensor is disposed in at least two of the two or more regions,
A material having a lower thermal conductivity than the lid member is used for the partition wall,
The lid member has a first lid member and a second lid member,
The temperature sensor is housed in a temperature sensor housing recess provided in the first lid member,
The power transmission device, wherein the partition walls are provided so as to surround the temperature sensor housing recess, whereby each of the temperature sensors is divided by the partition walls.
前記伝熱部材には、前記蓋部材よりも熱伝率の高い材料が用いられている、請求項１２に記載の送電装置。 A heat transfer member is provided between each of the temperature sensors and the lid member,
The power transmission device according to claim 12, wherein a material having a higher thermal conductivity than the lid member is used for the heat transfer member.
いずれか一つのセンサ群に含まれる前記ＰＴＣサーミスタが所定の温度以上の温度を検知した場合に、検知信号を出力する検知回路を有する、請求項１８に記載の送電装置。 The plurality of PTC thermistors have two or more sensor groups in which the plurality of PTC thermistors are connected in series,
The power transmission device according to claim 18, further comprising a detection circuit that outputs a detection signal when the PTC thermistor included in any one of the sensor groups detects a temperature equal to or higher than a predetermined temperature.
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