JP6148545B2 - 給電装置及び給電システム - Google Patents

Description

本発明は、給電装置及び給電システムに係り、特に、車両に搭載された受電側コイルユニットに対して非接触で電力を給電する給電側コイルユニットを備えた給電装置及び当該給電装置を備えた給電システムに関するものである。

近年、ハイブリッド自動車や電気自動車などに搭載されたバッテリを充電する給電システムとして、電源コードや送電ケーブルを用いないワイヤレス給電が注目されている。このワイヤレス給電では、一対のコイルユニットの一方を給電設備の地面に設置し、他方を車両に搭載して、給電設備の設置されたコイルユニットから車両に搭載されたコイルユニットに対して電磁誘導や磁界共鳴などにより非接触で電力を供給している。

上述したように給電設備に設けられたコイルユニットは、地面に設置されているため、金属物などの異物がその上面に載ってしまう恐れがあった。異物が搭載されたまま給電が行われると、コイルユニット間の結合状態が影響を受けるため、伝送効率が低下する、などの不都合が生じていた。

そこで、従来では、コイルユニット上の異物を異物検出センサにより検出し、異物が検出されると、その旨をユーザに警報したり、給電を停止していた（特許文献１〜３）。しかしながら、コイルユニットでは大きな磁界が発生するため、異常検出センサの検出精度を高めるのは難しく、コスト的にも問題があった。

特開２０１２−２２８１２１号公報 特開２０１２−２２８１２２号公報 特開２０１２−２２８１２３号公報

そこで、本発明は、安価に給電側コイルユニット上面に異物が搭載されたまま充電されることを防止できる給電装置及び給電システムを提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、車両に搭載された受電側コイルユニットに対して非接触で電力を給電する給電側コイルユニットを備えた給電装置であって、前記給電側コイルユニットに取り付けられ、前記給電側コイルユニット上面を掃く、又は、前記給電側コイルユニット上面に送風して、異物を除去する異物除去手段を備え、前記異物除去手段が、第１送風ファン及び当該第１送風ファンからの送風を前記給電側コイルユニット上面に向けて排出する上方に突出した第１送風ダクトと、前記給電側コイルユニットの上面を掃くブラシ又はワイパーと、を有し、前記第１送風ダクトとの間に前記給電側コイルユニットを位置付ける上方に突出した凸部と、をさらに備え、前記第１送風ダクト及び凸部の上面に、前記ブラシ又はワイパーを移動させるためのレールが設けられていることを特徴とする給電装置に存する。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の給電側コイルユニットと、前記受電側コイルユニットが搭載された車両と、を備えた給電システムにおいて、前記車両は、第２送風ファンと、前記第２送風ファンからの送風を前記給電側コイルユニット上面に向けて排出する第２送風ダクトと、を有することを特徴とする給電システムに存する。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、異物除去手段が、給電側コイルユニットに取り付けられ、給電側コイルユニット上面を掃く、又は、給電側コイルユニット上面に送風して、異物を除去する。したがって、異物検出センサを設けなくても、異物を除去できる。

請求項１記載の発明によれば、第１送風ダクトの上面にブラシ又はワイパーを移動させるレールを設けることにより、省スペースで、第１送風ファン及び第１送風ダクトと、ブラシ又はワイパーと、の２種類の異物除去手段を設けることができる。

請求項２記載の発明によれば、車両は、第２送風ファンと、第２送風ファンからの送風を給電側コイルユニット上面に向けて排出する送風ダクトと、を有する。したがって、異物検出センサを設けなくても、異物を除去できる。

本発明の給電側コイルユニットを組み込んだ給電システムの一実施形態を示す回路図である。 図１に示す給電装置の斜視図である。 他の実施形態における給電システムを示す図である。 他の実施形態における給電装置を示す斜視図である。 他の実施形態における給電装置を示す斜視図である。

以下、本発明の給電側コイルユニットを組み込んだ給電システムについて図１及び図２を参照して説明する。図１などに示すように、給電システム１は、車両の駐車場などの給電設備に配置される給電装置２と、受電装置３が搭載された車両１０（図３）と、を備えている。

上記給電装置２は、図１に示すように、高周波電力を供給する高周波電源２１と、高周波電源２１からの高周波電力が供給される給電側コイルユニット２２と、共振周波数を調整するための給電側コンデンサＣ１と、整合器２３と、給電装置２全体の制御を司る制御部２４と、備えている。

上記高周波電源２１は、高周波電力を生成して、給電側コイルユニット２２に供給している。この高周波電源２１により生成される高周波電力は、後述する給電側共鳴コイル２２Ａ及び給電側コンデンサＣ１から成る共振回路と、受電側共鳴コイル３１Ａ及び受電側コンデンサＣ２から成る共振回路と、の共鳴周波数と等しくなるように設けられている。

給電側コイルユニット２２は、高周波電源２１から高周波電力が供給される給電側共鳴コイル２２Ａと、給電側共鳴コイル２２Ａを収容する収容ケース２２Ｂ（図２参照）と、を備えている。

上記給電側コンデンサＣ１は、例えば給電側共鳴コイル２２Ａと直列に接続され、給電側共鳴コイル２２Ａと共に共振回路を形成している。本実施形態では、給電側コンデンサＣ１は、給電側共鳴コイル２２Ａと直列接続しているが、並列接続するようにしてもよい。整合器２３は、高周波電源２１と給電側共鳴コイル２２Ａ及び給電側コンデンサＣ１から成る共振回路と、の間のインピーダンスを整合させるための回路である。

受電装置３は、図１に示すように、給電側コイルユニット２２から非接触で受電する受電側コイルユニット３１と、共振周波数を調整するための受電側コンデンサＣ２と、受電側コイルユニット３１が受電した高周波電力を直流電力に変換する整流器３２と、整流器３２により変換された直流電力が供給される車載バッテリ３３と、を備えている。

受電側コイルユニット３１は、給電側共鳴コイル２２Ａと磁界共鳴する受電側共鳴コイル３１Ａと、受電側共鳴コイル３１Ａを収容する図示しない収容ケースなどを備えている。

上記受電側コンデンサＣ２は、図１に示すように、例えば受電側共鳴コイル３１Ａと直列に接続され、受電側共鳴コイル３１Ａと共に共振回路を形成している。本実施形態では、受電側コンデンサＣ２は、受電側共鳴コイル３１Ａと直列接続しているが、並列接続するようにしてもよい。

制御部２４は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを有する周知のマイクロコンピュータから構成され、高周波電源２１のオンオフなどを制御している。

上述した給電システム１によれば、車両１０の受電装置３が給電設備の地面に設けた給電装置２に近づいて、給電側共鳴コイル２２Ａと受電側共鳴コイル３１Ａとが対向する。このとき、制御部２４が、高周波電源２１に高周波電力を生成させて、給電側共鳴コイル２２Ａに供給させると、給電側共鳴コイル２２Ａと受電側共鳴コイル３１Ａとが磁界共鳴して、受電側共鳴コイル３１Ａが高周波電力を受電する。受電側共鳴コイル３１Ａで受電された高周波電力は、整流器３２で直流電力に変換されて、車載バッテリ３３に充電される。

次に、上記給電装置２の詳細な構成について説明する。図２に示すように、給電装置２は、電源ボックスＢ１と、ケーブル２５と、第１送風ファンＦ１と、第１送風ファンＦ１からの送風を給電側コイルユニット２２の上面に向かって排出する第１送風ダクトＤ１と、ブラシ２７と、凸部２８と、ブラシ２７を駆動するモータＭ（図１）と、をさらに備えている。上記第１送風ファンＦ１及び第１送風ダクトＤ１と、ブラシ２７と、がそれぞれ請求項中の異物除去手段を構成する。

電源ボックスＢ１は、箱型に収容されていて、内部に高周波電源２１、整合器２３、給電側コンデンサＣ１、制御部２４などを収容している。電源ボックスＢ１は、コンセントから電源供給を受ける関係で、建物の壁際に配置されている。上記給電側コイルユニット２２は、駐車場の地面に固定されていて、ケーブル２５は、電源ボックスＢ１と給電側コイルユニット２２とを電気的に接続する。

上記第１送風ファンＦ１及び第１送風ダクトＤ１と、ブラシ２７と、は給電側コイルユニット２２に取り付けられている。第１送風ファンＦ１は、後述する第１送風ダクトＤ１や収容ケース２２Ｂ内に収容されている。第１送風ダクトＤ１は、その下端が収容ケース２２Ｂに連結するように設けられ、上端が収容ケース２２Ｂよりも突出するように設けられている。

第１送風ダクトＤ１の収容ケース２２Ｂよりも突出した部分の内側面には、排気口Ｅが設けられている。この第１送風ダクトＤ１は、収容ケース２２Ｂの一辺に沿った長尺状に設けられている。よって、第１送風ファンＦ１からの風は、この第１送風ダクトＤ１を通って排気口Ｅから排出されて、給電側コイルユニット２２上面に送られる。

ブラシ２７は、収容ケース２２Ｂの第１送風ダクトＤ１が設けられた一辺と直交する一辺に沿って設けられている。凸部２８は、収容ケース２２Ｂの第１送風ダクトＤ１が設けられた一辺と対向する一辺に沿って設けられ、収容ケース２２Ｂよりも上方に突出して設けられている。給電側コイルユニット２２、即ち収容ケース２２Ｂは、第１送風ダクトＤ１と凸部２８との間に位置付けられている。

また、この第１送風ダクトＤ１及び凸部２８の上面には、ブラシ２７を移動させるレール２７ａが設けられている。ブラシ２７の両端には、図示しない車輪が設けられ、ブラシ２７はこのレール２７ａ上を走行する。モータＭは、ブラシ２７の図示しない車輪を駆動させてブラシ２７をレール２７ａ上に走行させる。これにより、ブラシ２７が収容ケース２２Ｂの上面を掃いて異物を除去する。

次に、制御部２４は、図示しないセンサなどにより、受電側コイルユニット３１を搭載した車両１０が駐車場に停車したことを検出すると、モータＭを駆動して、ブラシ２７を駆動して、収容ケース２２Ｂの上面を掃いて、異物を除去する。その後、制御部２４は、第１送風ファンＦ１を駆動して、収容ケース２２Ｂ上面に送風する。さらに、制御部２４は、高周波電源２１を駆動して、高周波電力を給電側共鳴コイル２２Ａに供給して車両１０に搭載された車載バッテリ３３の充電を行う。車載バッテリ３３の充電が終了すると、制御部２４は、第１送風ファンＦ１の駆動を停止させる。

上述した実施形態によれば、第１送風ファンＦ１、第１送風ダクトＤ１及びブラシ２７が、給電側コイルユニット２２に取り付けられ、給電側コイルユニット２２上面を掃く、又は、給電側コイルユニット２２上面に送風して、異物を除去する。したがって、異物検出センサを設けなくても、異物を除去できる。

また、上述した実施形態によれば、第１送風ダクトＤ１の上面にブラシ２７を移動させるレールを設けることにより、省スペースで、第１送風ファンＦ１及び第１送風ダクトＤ１と、ブラシ２７と、の２種類の異物除去手段を設けることができる。

なお、上述した実施形態によれば、給電側コイルユニット２２に第１送風ファンＦ１及び第１送風ダクトＤ１を取り付けて、給電側コイルユニット２２上面に送付していたが、これに限ったものではない。例えば、図３に示すように、車両１０側からも送風するようにしてもよい。同図に示すように、車両１０には、第２送風ファンＦ２と、第２送風ファンＦ２からの送風を給電側コイルユニット２２上面に向けて排出する第２送風ダクトＤ２と、を有する。第２送風ファンＦ２としては、例えば車載バッテリ３３の冷却用に設けられたものを流用してもよい。また、第２送風ダクトＤ２には、開閉機構が設けられ、車載ＥＣＵにより、充電時のみ開いて送風できるようになっていてもよい。車載ＥＣＵとしては、バッテリ監視ＥＣＵを流用してもよい。

また、上述した実施形態によれば、異物除去手段として、第１送風ファンＦ１及び第１送風ダクトＤ１と、ブラシ２７と、の２種類を設けていたが、これに限ったものではない。例えば、図４に示すように、第１送風ファンＦ１及び第１送風ダクトＤ１のみを給電側コイルユニット２２に取り付けてもよい。図４に示す例では、第１送風ダクトＤ１の形状は、Ｕ字状に形成されているが、図２と同様に設けてもよい。

また、図５に示すように、ブラシ２７のみを給電側コイルユニット２２に取り付けても良い。図５に示す例では、レール２７ａが形成されている部分の高さは、収容ケース２２Ｂと同じに設けているが、図２と同様に、収容ケース２２Ｂよりも突出するように設けてもよい。

また、上述した実施形態によれば、ブラシ２７を設けていたが、これに限ったものではなく、ブラシ２７の代わりにワイパーを設けるようにしてもよい。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 給電システム
２ 給電装置
１０ 車両
２２ 給電側コイルユニット
２７ ブラシ（異物除去手段）
２７ａ レール
２８ 凸部
３１ 受電側コイルユニット
Ｄ１ 第１送風ダクト（異物除去手段）
Ｄ２ 第２送風ダクト
Ｆ１ 第１送風ファン（異物除去手段）
Ｆ２ 第２送風ファン

Claims (2)

1. 車両に搭載された受電側コイルユニットに対して非接触で電力を給電する給電側コイルユニットを備えた給電装置であって、
   前記給電側コイルユニットに取り付けられ、前記給電側コイルユニット上面を掃く、又は、前記給電側コイルユニット上面に送風して、異物を除去する異物除去手段を備え、
   前記異物除去手段が、第１送風ファン及び当該第１送風ファンからの送風を前記給電側コイルユニット上面に向けて排出する上方に突出した第１送風ダクトと、前記給電側コイルユニットの上面を掃くブラシ又はワイパーと、を有し、
   前記第１送風ダクトとの間に前記給電側コイルユニットを位置付ける上方に突出した凸部と、をさらに備え、
   前記第１送風ダクト及び凸部の上面に、前記ブラシ又はワイパーを移動させるためのレールが設けられている
   ことを特徴とする給電装置。
2. 請求項１に記載の給電側コイルユニットと、
   前記受電側コイルユニットが搭載された車両と、を備えた給電システムにおいて、
   前記車両は、第２送風ファンと、前記第２送風ファンからの送風を前記給電側コイルユニット上面に向けて排出する第２送風ダクトと、を有する
   ことを特徴とする給電システム。

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