JP6172185B2

JP6172185B2 - 受電装置および送電装置

Info

Publication number: JP6172185B2
Application number: JP2015048057A
Authority: JP
Inventors: 浩章湯浅
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2035-03-11
Also published as: US20160268847A1; EP3082141B1; CN105978168B; JP2016171612A; CN105978168A; EP3082141A1; US10141784B2

Description

本発明は、受電装置および送電装置に関する。

従来から非接触で電力を伝送する送電装置および受電装置について各種提案されている。

上記受電装置は、受電コイルと、受電コイルに接続された受電コンデンサとを含み、上記送電装置は、送電コイルと、送電コイルに接続された送電コンデンサとを含む。

特開２００８−１２０２３９号公報に記載された非接触充電システムは、送電装置と、送電装置から間隔をあけて配置される受電装置とを含み、送電装置は、複数の分割フェライトによって形成されたフェライトと、このフェライトに設けられた送電コイルとを含む。受電装置も、複数の分割フェライトによって形成されたフェライトと、このフェライトに設けられた受電コイルとを含む。

特開２０１３−１５４８１５号公報特開２０１３−１４６１５４号公報特開２０１３−１４６１４８号公報特開２０１３−１１０８２２号公報特開２０１３−１２６３２７号公報特開２００８−１２０２３９号公報

受電コンデンサや送電コンデンサとして、空気コンデンサを含め各種のコンデンサを採用することができる。空気コンデンサは、大型化し易く、また、高価なものであるため、近年、コンデンサのコンパクト化およびコスト低減の観点から基板に複数の小さいコンデンサ素子を配置することで形成されたコンデンサを採用することが検討されている。

各コンデンサ素子の容量が小さいので、複数のコンデンサ素子で形成されたコンデンサにおいては、複数のコンデンサ素子を並列接続することでコンデンサの容量を大きくしている。具体的は、複数のコンデンサ素子は、２つの配線接続部間で互いに並列になるように接続される。このため、２つの配線接続部と、並列接続された複数のコンデンサ素子によって、閉ループ回路が形成される。

送電装置と受電装置との間で電力伝送する際には、送電コイルに電流が流れ、受電コイルが送電コイルからの電力を受電することで受電コイル内にも電流が流れる。送電コイルに電流が流れることで、送電コンデンサの各コンデンサ素子に電流が流れる。同様に、受電コイルに受電電流が流れることで、受電コンデンサの各コンデンサ素子に受電電流が流れる。

送電コンデンサは送電コイルの近傍に配置され、受電コンデンサは受電コイルの近傍に配置されるため、電力伝送時に、送電コンデンサおよび受電コンデンサには、電力伝送時に発生する磁束が入り込む。

たとえば、受電コンデンサの閉ループ回路に磁束が入り込むと、閉ループ回路内に誘導電流が流れる。当該誘導電流は、たとえば、複数のコンデンサ素子を通り、閉ループを描くように流れる。その一方で、受電コイルが受電することで各コンデンサ素子を流れる受電電流の電流方向は同一方向となっている。

この結果、特定のコンデンサ素子において、受電電流に誘導電流が上乗せされた状態となる。磁束の流れる方向は周期的に変化するため、誘導電流の流れる方向は周期的に反転する。同様に、受電コイルに流れる電流方向も磁束の流れる方向に応じて反転するため、各コンデンサ素子に流れる受電電流も周期的に反転する。その結果、常に、特定のコンデンサ素子において流れる電流量が多くなり、当該特定のコンデンサ素子の温度が高くなるなどの弊害が生じる。

発明者等は、フェライトの下面側に受電コイルを配置し、フェライトの上面側に受電コンデンサを配置することで、受電コンデンサに発生する誘導電流を低減することを検討した。しかし、フェライトの使用量の低減を図るために、複数の分割フェライトを間隔をあけて配置することでフェライトを形成する必要があり、当該分割フェライト間の隙間から受電コンデンサに磁束が入り込むという現象を発見した。

その結果、複数の分割フェライトで形成したフェライトの下面側に受電コイルを配置し、上面側に受電コンデンサを配置したとしても、受電コンデンサにおいて、特定のコンデンサ素子に多くの電流が流れることを見出した。

なお、複数の分割フェライトで形成されたフェライトの上面に送電コイルを配置し、当該フェライトの下面側に送電コンデンサを配置したとしても、一部のコンデンサ素子に流れる電流量が多くなり、当該コンデンサ素子の温度が高温となることを見出した。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされた発明であって、その目的は、電力伝送時に、コンデンサ素子が高温となることを抑制することができる受電装置および送電装置を提供することである。

受電装置は、間隔をあけて配置された複数の分割フェライトを含むフェライトと、フェライトの下面側に配置された受電コイルと、フェライトの上面側に配置された受電コンデンサとを備える。上記受電コンデンサは、第１配線接続部および第２配線接続部と第１配線接続部および第２配線接続部の間で並列に接続された複数のコンデンサ素子とを含む閉ループ回路を有する。上記記受電コンデンサおよびフェライトよりも下方から受電コンデンサおよびフェライトを視ると、閉ループ回路は分割フェライト内に位置する。

上記の受電装置においては、受電コンデンサの閉ループ回路を覆うように分割フェライトが配置されているため、電力伝送時に形成される磁束が閉ループ回路に入り込むことを抑制することができる。これにより、閉ループ回路内に誘導電流が流れることを抑制することができ、過大な電流が流れるコンデンサ素子が発生することを抑制することができる。

送電装置は、間隔をあけて配置された複数の分割フェライトを含むフェライトと、フェライトの上面側に配置された送電コイルと、フェライトの下面側に配置された送電コンデンサとを備える。上記送電コンデンサは、第５配線接続部および第６配線接続部と第５配線接続部および第６配線接続部の間で並列に接続された複数のコンデンサ素子とを含む閉ループ回路を有する。上記送電コンデンサおよびフェライトよりも上方から送電コンデンサおよびフェライトを視ると、閉ループ回路は分割フェライト内に位置する。

上記の送電装置においては、送電コンデンサの閉ループ回路を覆うように分割フェライトが配置されているため、電力伝送時に形成される磁束が送電コンデンサの閉プール回路に入り込むことを抑制することができる。これにより、閉ループ回路に誘導電流が流れることを抑制することができ、過大な電流が流れるコンデンサ素子が発生することを抑制することができる。

本発明に係る受電装置、送電装置および非接触充電システムによれば、電力伝送時に、コンデンサが局所的に高温となることを抑制することができる。

非接触充電システム１を模式的に示す模式図である。非接触充電システム１を模式的に示す回路図である。送電装置３を示す分解斜視図である。フェライト２１および送電コイル１２よりも上方からフェライト２１および１２などを平面視したときの平面図である。図４に示すＶ−Ｖ線における断面図である。分割コンデンサ５０，５１および分割フェライト４２Ｂ１，４２Ｂ２の上方から分割コンデンサ５１，５１および分割フェライト４２Ｂ１，４２Ｂ２を視たときの平面図である。受電装置５を示す分解斜視図である。フェライト８１および受電コンデンサ９の下方からフェライト８１および受電コンデンサ９を視たときの平面図である。図８に示すＩＸ−ＩＸ線における断面図である。分割コンデンサ１００，１３０および分割フェライト９２Ｂ１，９２Ｂ２の下方から分割コンデンサ１００，１３０および分割フェライト９２Ｂ１，９２Ｂ２を視たときの平面図である。

図１は、非接触充電システム１を模式的に示す模式図であり、図２は、非接触充電システム１を模式的に示す回路図である。図１および図２に示すように、非接触充電システム１は、車両２に搭載された受電ユニット４と、受電ユニット４に非接触で電力を送電する送電装置３とを備える。

受電ユニット４は、送電装置３から送電される電力を受電する受電装置５と、受電装置５が受電した交流電力を直流電力に変換すると共に電圧を調整する整流器６と、整流器６から供給される直流電力を蓄電するバッテリ７とを含む。

バッテリ７に蓄電された電力は、図示しない駆動用モータなどに供給され、駆動用モータは車輪を駆動する。

受電装置５は、整流器６に接続された受電コイル８および受電コンデンサ９を含み、受電コイル８および受電コンデンサ９によって直列ＬＣ共振回路が形成されている。

送電装置３は、電源１０に接続された周波数変換器１１と、周波数変換器１１に接続された送電コイル１２および送電コンデンサ１３とを含む。

周波数変換器１１は、電源１０から供給される交流電力の周波数を調整して送電コイル１２および送電コンデンサ１３に供給すると共に、送電コイル１２および送電コンデンサ１３に供給する電圧を調整する。送電コイル１２および送電コンデンサ１３によって直列ＬＣ共振回路が形成されている。

送電コイル１２および送電コンデンサ１３によって形成された共振回路の共振周波数と、受電コイル８および受電コンデンサ９によって形成された共振回路の共振周波数とは、一致または実質的に一致するように形成されている。

送電コイル１２および送電コンデンサ１３によって形成された共振回路のＱ値と、受電コイル８および受電コンデンサ９によって形成された共振回路のＱ値は、いずれも、１００以上である。

図３は、送電装置３を示す分解斜視図であり、送電装置３は、ケース２０と、ケース２０内に収容されたコイルユニット４０と、ケース２０内に収容された周波数変換器１１とを含む。

ケース２０は、ベース板２２と、ベース板２２に設けられた仕切板２３と、ベース板２２を覆うように設けられた蓋２４とを含む。蓋２４は、樹脂蓋２５および金属蓋２６を含み、樹脂蓋２５がベース板２２に装着されることで、コイルユニット４０がケース２０内に収容される空間が形成される。金属蓋２６がベース板２２に装着されることで、周波数変換器１１がケース２０内に収容される空間が形成される。

仕切板２３は、ケース２０内の空間を周波数変換器１１を収容する空間と、コイルユニット４０などを収容する空間とに区画する。

金属蓋２６は、周波数変換器１１からのノイズが外部に漏れることを抑制する。また、金属蓋２６は、車両が送電装置３を踏みつけたときなどにおいて、外力から周波数変換器１１を保護する。なお、周波数変換器１１は、複数の高電圧素子２９によって形成されている。

樹脂蓋２５は、電力送電時に、コイルユニット４０の周囲に形成される電磁界を透過することができる材料によって形成されている。

コイルユニット４０は、フェライト２１と、このフェライト２１の上面に配置された送電コイル１２と、フェライト２１の下面に配置された送電コンデンサ１３とを含む。

送電コイル１２の一端は、配線３１によって周波数変換器１１に接続され、送電コイル１２の他端は、配線３２によって送電コンデンサ１３に接続されている。送電コンデンサ１３は、配線３３によって周波数変換器１１に接続されている。

図４は、フェライト２１および送電コイル１２よりも上方からフェライト２１および１２などを平面視したときの平面図である。この図４に示すように、フェライト２１は、外側環状フェライト２７と、外側環状フェライト２７上に配置された中央フェライト２８とを含む。

外側環状フェライト２７は、複数の分割フェライト４１を互いに間隔をあけると共に環状に配置することで形成されている。そのため、外側環状フェライト２７の中央には、開口部４３が形成されている。なお、各分割フェライト４１同士を、たとえば樹脂等によって互いに固定するようにしてもよく、また、図示しない固定部材で固定するようにしてもよい。

中央フェライト２８は、外側環状フェライト２７の開口部４３を閉塞するように外側環状フェライト２７の上面に配置されている。中央フェライト２８は、外側環状フェライト２７の開口縁部に接触するように環状に配置された複数の分割フェライト（接触フェライト）４２Ａと、環状に配列する分割フェライト４２Ａの内側に配置された複数の分割フェライト（内側フェライト）４２Ｂとを含む。

各分割フェライト４２Ａ，４２Ｂは、互いに間隔をあけて配置されている。なお、分割フェライト４２Ａ，４２Ｂ同士を互いに樹脂などで固定するようにしてもよく、図示しない固定部材で固定するようにしてもよい。

送電コイル１２は、巻軸Ｏ１の周囲を取り囲むようにコイル線を巻回させて形成されており、送電コイル１２として、平面コイルが採用されている。送電コイル１２は、巻軸Ｏ１が上下方向に延びるように配置されており、送電コイル１２は、外側環状フェライト２７の上面に配置されると共に、中央フェライト２８の周囲を取り囲むように配置されている。

送電コンデンサ１３は、分割コンデンサ５０と、この分割コンデンサ５０に電気的に接続された分割コンデンサ５１と、分割コンデンサ５０および分割コンデンサ５１を接続する配線５３とを含む。

図５は、図４に示すＶ−Ｖ線における断面図である。この図５に示すように、外側環状フェライト２７と中央フェライト２８とによって、凹部が形成されており、この凹部内に送電コンデンサ１３が収容されている。なお、分割コンデンサ５０は、分割フェライト４２Ｂ１の下面側に位置しており、分割コンデンサ５１は、分割フェライト４２Ｂ２の下面側に位置している。

図６は、分割コンデンサ５０，５１および分割フェライト４２Ｂ１，４２Ｂ２の上方から分割コンデンサ５１，５１および分割フェライト４２Ｂ１，４２Ｂ２を視たときの平面図である。この図６に示すように、分割コンデンサ５０は、分割フェライト４２Ｂ１内に位置し、分割コンデンサ５１は、分割フェライト４２Ｂ２内に位置している。

分割コンデンサ５０は、絶縁性の基板６０と、基板６０の上面上に形成された閉ループ回路６１および閉ループ回路６２とを含む。閉ループ回路６１，６２を基板６０の下面に形成するようにしてもよい。

基板６０および分割フェライト４２Ｂ１を平面視すると、閉ループ回路６１および閉ループ回路６２は分割フェライト４２Ｂ１内に位置している。

閉ループ回路６１は、配線接続部６６，６７と、配線接続部６６および配線接続部６７の間で互いに並列に接続されたコンデンサ列６３およびコンデンサ列６４とを含む。閉ループ回路６２は、配線接続部６６，６７と、配線接続部６６および配線接続部６７の間で互いに並列に接続されたコンデンサ列６４およびコンデンサ列６５とを含む。

コンデンサ列６３は、配線接続部６６および配線接続部６７の間で、互いに直列に接続された複数のコンデンサ素子６８Ａを含む。コンデンサ列６４は、配線接続部６６および６７の間で互いに直列に接続された複数のコンデンサ素子６８Ｂを含む。コンデンサ列６５は、配線接続部６６および配線接続部６７の間で互いに直列に接続された複数のコンデンサ素子６８Ｃを含む。

配線接続部６６には、コンデンサ列６３に接続された配線と、コンデンサ列６４に接続された配線と、コンデンサ列６５に接続された配線と、図３に示す配線３２とが接続される。配線接続部６７には、コンデンサ列６３に接続された配線と、コンデンサ列６４に接続された配線と、コンデンサ列６５に接続された配線と、図３に示す配線５３とが接続される。

分割コンデンサ５１は、絶縁性の基板７０と、基板７０の上面上に形成された閉ループ回路７１および閉ループ回路７２とを含む。

分割コンデンサ５１および分割フェライト４２Ｂ２を平面視すると、閉ループ回路７１および閉ループ回路７２は分割フェライト４２Ｂ２内に位置している。

閉ループ回路７１は、配線接続部７６および配線接続部７７と、配線接続部７６と配線接続部７７との間で互いに並列に接続されたコンデンサ列７３およびコンデンサ列７４とを含む。閉ループ回路７２は、配線接続部７６および配線接続部７７と、配線接続部７６と配線接続部７７との間で互いに並列に接続されたコンデンサ列７４およびコンデンサ列７５とを含む。コンデンサ列７３，７４，７５は、配線接続部７６および配線接続部７７の間で、互いに直列に接続された複数のコンデンサ素子７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃによって形成されている。配線接続部７６には、コンデンサ列７３に接続された配線と、コンデンサ列７４に接続された配線と、コンデンサ列７５に接続された配線と、配線５３とが接続される。配線接続部７７には、コンデンサ列７４に接続された配線と、コンデンサ列７５に接続された配線と、配線３３とが接続される。

図７は、受電装置５を示す分解斜視図である。この図７に示すように、受電装置５は、ケース８０と、このケース８０内に収容されたコイルユニット９０とを含む。

ケース８０は、車両のフロアパネルの下方に配置されるベース板８４と、このベース板８４を下方から覆うように配置される樹脂蓋８５とを含み、樹脂蓋８５がベース板８４に装着されることで、コイルユニット９０を収容する空間が形成される。

コイルユニット９０は、ケース８０内に収容された受電コイル８、受電コンデンサ９およびフェライト８１を含む。

受電コイル８は、コイル線を巻軸Ｏ２の周囲を取り囲むように形成され、受電コイル８は、巻軸Ｏ２が上下方向に延びるように配置されている。

受電コイル８の一端には、整流器６に接続された配線８６が接続され、受電コイル８の他端には、受電コンデンサ９に接続された配線８９が接続されている。なお、受電コンデンサ９には、整流器６に接続された配線８８が接続されている。

図８は、フェライト８１および受電コンデンサ９の下方からフェライト８１および受電コンデンサ９を視たときの平面図である。この図８に示すように、フェライト８１は、複数の分割フェライト９１を環状に間隔をあけて配置して形成された外側環状フェライト８２と、外側環状フェライト８２の内周縁部に重なるように配置された中央フェライト８３とを含む。複数の分割フェライト９１が環状に配置されているため、外側環状フェライト８２の中央部には開口部が形成されており、各分割フェライト９１は、たとえば、樹脂などによって一体化されている。

中央フェライト８３は、外側環状フェライト８２の開口部を閉塞するように配置されている。中央フェライト８３は、外側環状フェライト８２の内周縁部において、下面側から接触するように配置されている。

中央フェライト８３は、互いに間隔をあけて配置された複数の分割フェライト９２を含む。中央フェライト８３は、外側環状フェライト８２の開口縁部に接触するように環状に配置された複数の分割フェライト（接触フェライト）９２Ａと、この分割フェライト９２Ａの内周側に配置された複数の分割フェライト（内側フェライト）９２Ｂとを含む。

受電コイル８は、外側環状フェライト８２の下面に配置され、中央フェライト８３の周囲を取り囲むように配置されている。

受電コンデンサ９は、分割コンデンサ１００および分割コンデンサ１３０と、分割コンデンサ１００および分割コンデンサ１３０を接続する接続配線１０１とを含む。

図９は、図８に示すＩＸ−ＩＸ線における断面図である。この図９に示すように、外側環状フェライト８２および中央フェライト８３によって凹部が形成されており、この凹部内に受電コンデンサ９が収容されている。このため、コイルユニット９０の厚さの薄型化が図られている。なお、分割コンデンサ１００は、分割フェライト９２Ｂ１の上面に配置されており、分割コンデンサ１３０は分割フェライト９２Ｂ２の上面に配置されている。

図１０は、分割コンデンサ１００，１３０および分割フェライト９２Ｂ１，９２Ｂ２の下方から分割コンデンサ１００，１３０および分割フェライト９２Ｂ１，９２Ｂ２を視たときの平面図である。

この図１０に示すように、分割コンデンサ１００は分割フェライト９２Ｂ１内に位置しており、分割コンデンサ１３０は分割フェライト９２Ｂ２内に位置している。

分割コンデンサ１００は、絶縁性の基板１１０と、基板１１０の下面に形成された閉ループ回路１１１および閉ループ回路１１２とを含む。

閉ループ回路１１１は、配線接続部１１６および配線接続部１１７と、配線接続部１１６と配線接続部１１７との間で互いに並列接続されたコンデンサ列１１３およびコンデンサ列１１４を含み、閉ループ回路１１１は、分割フェライト９２Ｂ１内に位置している。

閉ループ回路１１２は、配線接続部１１６および配線接続部１１７と、配線接続部１１６および配線接続部１１７の間で互いに並列接続されたコンデンサ列１１４およびコンデンサ列１１５を含み、閉ループ回路１１２は、分割フェライト９２Ｂ１内に位置している。

配線接続部１１６には、コンデンサ列１１３に接続された配線と、コンデンサ列１１４に接続された配線と、コンデンサ列１１５に接続された配線と、図７に示す配線８９とが接続されており、配線接続部１１７には、コンデンサ列１１３に接続された配線と、コンデンサ列１１４に接続された配線と、コンデンサ列１１５に接続された配線と、接続配線１０１とが接続されている。コンデンサ列１１３，１１４，１１５は、配線接続部１１６および配線接続部１１７の間で直列に直列に接続された複数のコンデンサ素子１１８Ａ，１１８Ｂ，１１８Ｃを含む。

分割コンデンサ１３０は、絶縁性の基板１２０と、基板１２０の下面に形成された閉ループ回路１２１および閉ループ回路１２２を含む。閉ループ回路１２１，１２２は、分割フェライト９２Ｂ２内に位置している。

閉ループ回路１２１は、配線接続部１２６および配線接続部１２７と、配線接続部１２６および配線接続部１２７の間に互いに配列になるように接続されたコンデンサ列１２３およびコンデンサ列１２４を含む。

閉ループ回路１２２は、配線接続部１２６および配線接続部１２７と、配線接続部１２６および配線接続部１２７の間に互いに並列になるように接続されたコンデンサ列１２４およびコンデンサ列１２５を含む。

コンデンサ列１２３，１２４，１２５は、配線接続部１２６および配線接続部１２６の間で直列に接続された複数のコンデンサ素子１２８Ａ，１２８Ｂ，１２８Ｃを含む。配線接続部１２６には、コンデンサ列１２３に接続された配線と、コンデンサ列１２４に接続された配線と、コンデンサ列１２５に接続された配線と、図７に示す配線８８とが接続されている。配線接続部１２７には、コンデンサ列１２３に接続された配線と、コンデンサ列１２４に接続された配線と、コンデンサ列１２５に接続された配線と、接続配線１０１とが接続されている。

図１において、送電装置３から受電装置５に電力を送電する際には、周波数変換器１１は、電源１０から供給される電流の周波数を所定周波数に変換すると共に電圧を調整して、送電コイル１２に電力を供給する。

送電コイル１２に送電電流が流れることで、送電コンデンサ１３にも送電電流が流れる。図６において、送電コンデンサ１３に送電電流Ｉ１が流れると、各分割コンデンサ５０，５１に送電電流Ｉ１が流れる。図６においては、配線接続部６６から配線接続部６７に向けて送電電流Ｉ１が流れ、そして、配線接続部７６から配線接続部７７に向けて送電電流Ｉ１が流れている。これにより、各コンデンサ列６３，６４，６５，７３，７４，７５に送電電流Ｉ１が同一方向に流れている。

送電コイル１２内に送電電流Ｉ１が流れることで、送電コイル１２の周囲に電磁界が形成され、送電コイル１２の周囲に多くの磁束が形成される。

図５において、送電コイル１２の周囲に形成される磁束ＭＦは、たとえば、分割フェライト４２Ａから分割フェライト４１内に入り込み、その後、送電コイル１２よりも外周側から受電装置５に向けて出射される。また、磁束ＭＦの一部は、分割フェライト４２Ｂ２に入射し、分割フェライト４２Ｂ２から分割フェライト４２Ａに入り込む。そして、当該磁束ＭＦは、分割フェライト４２Ａから分割フェライト４１内に入り込み、その後、送電コイル１２より外周側において受電装置５に向けて出射する。なお、磁束ＭＦの流れる方向は周期的に反転する。

ここで、分割コンデンサ５０は、分割フェライト４２Ｂ１の下面側に配置されており、図６に示すように、閉ループ回路６１，６２は、分割フェライト４２Ｂ１内に位置している。このため、受電装置５側から入射してくる磁束ＭＦは、分割コンデンサ５０に入射する前に分割フェライト４２Ｂ１に入射し、磁束ＭＦが閉ループ回路６１，６２内を通ることが抑制されている。

このため、磁束ＭＦが閉ループ回路６１，６２内を通ることが抑制されている。仮に、磁束ＭＦが閉ループ回路６１，６２内を通ると、当該磁束ＭＦによって、閉ループ回路６１，６２内に誘導電流ＩＣ１，ＩＣ２が流れる。

閉ループ回路６１，６２内に誘導電流ＩＣ１，ＩＣ２が流れると、各コンデンサ列６３，６４，６５を流れる送電電流Ｉ１に当該誘導電流ＩＣ１，ＩＣ２が上乗せされることになる。その結果、この図６に示す例においては、コンデンサ列６３を流れる電流は、送電電流Ｉ１と誘導電流ＩＣ１とを合算した電流が流れることになる。なお、コンデンサ列６５には、送電電流Ｉ１から誘導電流ＩＣ２を差し引いた電流量が流れることになり、コンデンサ列６４には送電電流Ｉ１が流れる。

送電電流Ｉ１の流れる電流方向と、誘導電流ＩＣ１，ＩＣ２の流れる方向は、周期的に切り替わるが、送電電流Ｉ１および誘導電流ＩＣ１，ＩＣ２は、同じ周期で流れる方向が反転するため、コンデンサ列６３に流れる電流量は、他のコンデンサ列６４，６５を流れる電流量よりも多くなる。

本実施の形態においては、分割フェライト４２Ｂ１が閉ループ回路６１，６２よりも受電装置５側に配置されており、閉ループ回路６１，６２が分割フェライト４２Ｂ１内に位置しているので、閉ループ回路６１，６２に磁束ＭＦが通ることが抑制されている。これにより、閉ループ回路６１，６２を流れる誘導電流ＩＣ１，ＩＣ２を低減することができ、コンデンサ列６３に流れる電流量が大きくなることを抑制することができる。

電力送電時には、コンデンサ列７３，７４，７５のいずれにも、送電電流Ｉ１が流れる。分割コンデンサ５１は、分割フェライト４２Ｂ２の下面側に配置されており、閉ループ回路７１，７２は、分割フェライト４２Ｂ２内に位置している。このため、電力送電時に、磁束ＭＦが閉ループ回路７１および閉ループ回路７２を通ることが抑制されており、閉ループ回路７１，７２に誘導電流ＩＣ３，ＩＣ４が流れることが抑制されている。

このため、分割コンデンサ５１においても、特定のコンデンサ列７３に多くの電流が流れることを抑制することができる。

配線５３は、分割フェライト４２Ｂ１および分割フェライト４２Ｂ２の隙間から露出しているため、電力送電時には、配線５３を磁束ＭＦが通る。配線５３は、配線接続部６７および配線接続部７６の間で閉ループを形成するような構成ではないため、磁束ＭＦが配線５３に鎖交しても、誘導電流が配線接続部６７および配線接続部７６の間で流れない。

上記のように、本実施の形態においては、送電コンデンサ１３およびフェライト２１の上方から送電コンデンサ１３およびフェライト２１を平面視したときに、送電コンデンサ１３の閉ループ回路が分割フェライト内に位置しているため、閉ループ回路に誘導電流が流れることが抑制されている。これに伴い、電力送電時に、一部のコンデンサ列に多くの電流が流れることが抑制されている。

図９に示すように、受電装置５において、送電装置３からの磁束ＭＦの多くは、中央フェライト８３の分割フェライト９２Ａおよび外側環状フェライト８２を通る。また、送電装置３からの磁束ＭＦの一部は、分割フェライト９２Ｂ、分割フェライト９２Ａおよび外側環状フェライト８２を通る。

このように、磁束ＭＦが流れることで、受電コイル８内に誘導起電圧が発生し、受電コイル８が電力を受電する。

受電コイル８が電力を受電すると、図１０において、分割コンデンサ１００，１３０に受電電流が流れる。図１０に示す例においては、分割コンデンサ１００のコンデンサ列１１３，１１４，１１５に受電電流Ｉ２が流れる。

そして、閉ループ回路１１１，１１２に対して受電装置５側には、分割フェライト９２Ｂ１が配置され、閉ループ回路１１１，１１２は、分割フェライト９２Ｂ１内に位置しているため、送電装置３からの磁束ＭＦが閉ループ回路１１１，１１２に入り込むことが抑制される。閉ループ回路１１１，１１２に入り込む磁束ＭＦが低減されることで、閉ループ回路１１１，１１２に生じる誘導電流ＩＣ５，ＩＣ６が低減される。

これにより、分割コンデンサ１００において、たとえば、コンデンサ列１２３などのように、特定のコンデンサ列に多くの電流が流れることを抑制することができる。

分割コンデンサ１３０においても、閉ループ回路１２１，１２２に対して受電装置５側には、分割フェライト９２Ｂ２が配置され、閉ループ回路１２１，１２２は、分割フェライト９２Ｂ２内に位置している。このため、送電装置３からの磁束ＭＦが閉ループ回路１２１，１２２に入り込むことを抑制されており、閉ループ回路１２１，１２２に発生する誘導電流ＩＣ７，ＩＣ８が低く抑えられている。

これにより、分割コンデンサ１３０においても、受電時において、コンデンサ列１２３のように、一部のコンデンサ列に多くの電流が流れることを抑制することができる。

図６において、送電コンデンサ１３は、分割コンデンサ５０および分割コンデンサ５１に分割されており、各分割コンデンサ５０，５１の大きさが小さく抑えられている。このため、分割コンデンサ５０，５１を覆う分割フェライト４２Ｂ１，４２Ｂ２の大きさも小さくすることができる。分割フェライト４２Ｂ１，４２Ｂ２が大きくなることを抑制することができるので、外部からの衝撃によって、分割フェライト４２Ｂ１，４２Ｂ２が欠損するなどの弊害が生じることを抑制することができる。また、分割フェライトの大きさを小さく抑えることで、分割フェライトのコストを安価に抑えることができる。

同様に、受電コンデンサ９においても、受電コンデンサ９が分割コンデンサ１００および分割コンデンサ１３０に分割されているため、分割フェライト９２Ｂ１および分割フェライト９２Ｂ２の大きさが小さく抑えられている。これにより、分割フェライトの欠損の抑制を図ることができると共に、分割フェライトのコストを安価に抑えることができる。

図５において、送電コンデンサ１３は、中央フェライト２８および外側環状フェライト２７によって形成された凹部内に位置しており、送電コンデンサ１３に対して水平方向に隣り合う位置には、外側環状フェライト２７が位置している。

外側環状フェライト２７の外周側から空気中を通り、送電コンデンサ１３を通り、その後、中央フェライト２８内に入射する磁気経路は、外側環状フェライト２７および中央フェライト２８を通る磁気経路よりも遥かに磁気抵抗が高くなる。

このため、外側環状フェライト２７よりも外周側から送電コンデンサ１３に入射する磁束ＭＦは、殆どなく、送電コンデンサ１３を通る磁束量を低減することができる。これにより、分割コンデンサ５０，５１の特定のコンデンサ列に多くの電流が流れることを抑制することができる。

同様に、図９に示すように、受電コンデンサ９は、外側環状フェライト８２および中央フェライト８３によって形成される凹部内に配置されている。このため、受電コンデンサ９に対して水平方向に隣り合う位置には、外側環状フェライト８２が配置されている。

このため、受電コンデンサ９においても、外側環状フェライト８２の外周側を通って、受電コンデンサ９に入射する磁束量を低減することができる。これにより、分割コンデンサ１００，１３０の特定のコンデンサ列に多くの電流が流れることを抑制することができる。

図５において、フェライト２１は、外側環状フェライト２７と、中央フェライト２８とを含み、中央フェライト２８は、環状に配置された分割フェライト４２Ａと、この分割フェライト４２Ａの内側に配置された分割フェライト４２Ｂ１，４２Ｂ２とを含む。そして、分割コンデンサ５０，５１は、分割フェライト４２Ｂ１，４２Ｂ２の下面側に配置されている。ここで、分割フェライト４２Ｂ１，４２Ｂ２と、分割フェライト４２Ａとの間には、隙間があるため、分割フェライト４２Ｂ１，４２Ｂ２と分割フェライト４２Ａと分割フェライト４１とを通る磁気経路は、分割フェライト４２Ａと分割フェライト４１とを通る磁気経路よりも磁気抵抗が高い。このため、分割フェライト４２Ｂ１，４２Ｂ２内を流れる磁束量は、分割フェライト４２Ａ内を流れる磁束量よりも少ない。このように、分割フェライト４２Ｂ１，４２Ｂ２を通る磁束量が少ないため、分割フェライト４２Ｂ１，４２Ｂ２を貫通して、分割コンデンサ５０，５１側に漏れる磁束量を低減することができる。これにより、分割コンデンサ５０，５１の閉ループ回路を通る磁束ＭＦが低減され、分割コンデンサ５０，５１において、多くの電流が流れるコンデンサ列が生じることを抑制することができる。

また、分割コンデンサ５０，５１が配置された分割フェライト４２Ｂ１，４２Ｂ２は、環状に配置された分割フェライト４２Ａの内側に配置されている。このため、外側環状フェライト２７の外周縁部と、分割コンデンサ５０，５１の距離が長く、磁束ＭＦが外側環状フェライト２７の外周側から空気中を通って、分割コンデンサ５０，５１に達することが抑制されている。

図９において、同様に、フェライト８１は、外側環状フェライト８２および中央フェライト８３を含み、中央フェライト８３は環状に配置された分割フェライト９２Ａと、分割フェライト９２Ａの内側に配置された分割フェライト９２Ｂ１，９２Ｂ２を含む。そして、分割コンデンサ１００，１３０は、分割フェライト９２Ｂ１，９２Ｂ２の上面側に配置されている。

ここで、分割フェライト９２Ｂ１，９２Ｂ２と分割フェライト９２Ａとの間には、隙間が形成されている。このため、分割フェライト９２Ｂと分割フェライト９２Ａと外側環状フェライト８２とを通る磁気経路は、分割フェライト９２Ａと外側環状フェライト８２とを通る磁気経路よりも磁気抵抗が大きい。このため、分割フェライト９２Ｂ１，９２Ｂ２を通る磁束量は、分割フェライト９２Ａを通る磁束量よりも少ない。分割フェライト９２Ｂ１，９２Ｂ２を貫通して、分割コンデンサ１００，１３０側に漏れる磁束量を低減することができる。これにより、分割コンデンサ１００，１３０の閉ループ回路に生じる誘導電流を低く抑えることができ、分割コンデンサ１００，１３０において、多くの電流が流れるコンデンサ列が発生することが抑制されている。

また、分割フェライト９２Ｂ１，９２Ｂ２は、環状に配置された分割フェライト９２Ａの内側に配置されているため、外側環状フェライト８２の外周縁部と分割コンデンサ１００，１３０との間の距離が長い。このため、外側環状フェライト８２の外周側から空気中を通って、分割コンデンサ１００，１３０に磁束ＭＦが入射することが抑制されている。

なお、本実施の形態においては、各閉ループ回路は、配線接続部間にコンデンサ列を並列に接続するように形成しているが、配線接続部間にコンデンサ素子を並列に接続するようにしてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態および変形例はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許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。

本発明は、受電装置および送電装置に適用することができる。

１非接触充電システム、２車両、３送電装置、４受電ユニット、５受電装置、６整流器、７バッテリ、８受電コイル、９受電コンデンサ、１０電源、１１周波数変換器、１２送電コイル、１３送電コンデンサ、２０，８０ケース、２１，８１フェライト、２２，８４ベース板、２３仕切板、２４蓋、２５，８５樹脂蓋、２６金属蓋、２７外側環状フェライト、２８，８３中央フェライト、２９高電圧素子、３１，３２，３３，５３配線、４０，９０コイルユニット、４１，４２Ａ，４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ，９１，９２分割フェライト、４３開口部、５０，５１分割コンデンサ、６０，７０基板、６１，６２，７１，７２閉ループ回路、６３，６４，６５，７３，７４，７５コンデンサ列、６６，６７，７６，７７配線接続部、６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃ，７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃコンデンサ素子。

Claims

間隔をあけて配置された複数の分割フェライトを含むフェライトと、
前記フェライトの下面側に配置された受電コイルと、
前記フェライトの上面側に配置された受電コンデンサと、
を備え、
前記受電コンデンサは、第１配線接続部および第２配線接続部と前記第１配線接続部および前記第２配線接続部の間で並列に接続された複数のコンデンサ素子とを含む閉ループ回路を有し、
前記受電コンデンサおよび前記フェライトよりも下方から前記受電コンデンサおよび前記フェライトを視ると、前記閉ループ回路は前記分割フェライト内に位置する、受電装置。
前記フェライトは、第１分割フェライトおよび第２分割フェライトを含み、
前記受電コンデンサは、前記閉ループ回路に接続された他の閉ループ回路と、前記閉ループ回路および前記他の閉ループ回路を接続する配線とを含み、
前記他の閉ループ回路は、第３配線接続部および第４配線接続部と、前記第３配線接続部および前記第４配線接続部の間で並列に接続された複数のコンデンサ素子とを含み、
前記受電コンデンサおよび前記フェライトよりも下方から前記受電コンデンサおよび前記フェライトを視ると、前記閉ループ回路は、前記第１分割フェライト内に位置し、前記他の閉ループ回路は前記第２分割フェライト内に位置する、請求項１に記載の受電装置。
前記フェライトは、開口部が形成されるように環状に配置された複数の分割フェライトを含むと共に下面に前記受電コイルが配置される外側環状フェライトと、前記外側環状フェライトの下面側に配置されると共に前記開口部を閉塞するように配置された中央フェライトとを含み、
前記受電コンデンサは、前記外側環状フェライトと前記中央フェライトによって形成された凹部内に配置された、請求項１または請求項２に記載の受電装置。
前記フェライトは、開口部が形成されるように環状に配置された複数の分割フェライトを含むと共に下面に前記受電コイルが配置される外側環状フェライトと、前記外側環状フェライトの下面側に配置されると共に前記開口部を閉塞するように配置された中央フェライトとを含み、
前記中央フェライトは、前記外側環状フェライトの開口部縁部に接触するように環状に配置された複数の接触フェライトと、前記接触フェライトの内側に配置された内側フェライトとを含み、
前記受電コンデンサおよび前記フェライトよりも下方から前記受電コンデンサおよび前記フェライトを視ると、前記閉ループ回路は、前記内側フェライト内に位置する、請求項１から請求項３のいずれかに記載の受電装置。
間隔をあけて配置された複数の分割フェライトを含むフェライトと、
前記フェライトの上面側に配置された送電コイルと、
前記フェライトの下面側に配置された送電コンデンサと、
を備え、
前記送電コンデンサは、第５配線接続部および第６配線接続部と前記第５配線接続部および前記第６配線接続部の間で並列に接続された複数のコンデンサ素子とを含む閉ループ回路を有し、
前記送電コンデンサおよび前記フェライトよりも上方から前記送電コンデンサおよび前記フェライトを視ると、前記閉ループ回路は前記分割フェライト内に位置する、送電装置。
前記フェライトは、第３分割フェライトおよび第４分割フェライトを含み、
前記送電コンデンサは、前記閉ループ回路に接続された他の閉ループ回路と、前記閉ループ回路および前記他の閉ループ回路を接続する配線とを含み、
前記他の閉ループ回路は、第７配線接続部および第８配線接続部と、前記第７配線接続部および前記第８配線接続部の間で並列に接続された複数のコンデンサ素子とを含み、
前記送電コンデンサおよび前記フェライトよりも上方から前記送電コンデンサおよび前記フェライトを視ると、前記閉ループ回路は、前記第３分割フェライト内に位置し、前記他の閉ループ回路は前記第４分割フェライト内に位置する、請求項５に記載の送電装置。
前記フェライトは、開口部が形成されるように環状に配置された複数の分割フェライトを含むと共に上面に前記送電コイルが配置される外側環状フェライトと、前記外側環状フェライトの上面側に配置されると共に前記開口部を閉塞するように配置された中央フェライトとを含み、
前記送電コンデンサは、前記外側環状フェライトと前記中央フェライトによって形成された凹部内に配置された、請求項５または請求項６に記載の送電装置。
前記フェライトは、開口部が形成されるように環状に配置された複数の分割フェライトを含むと共に上面に前記送電コイルが配置される外側環状フェライトと、前記外側環状フェライトの上面側に配置されると共に前記開口部を閉塞するように配置された中央フェライトとを含み、
前記中央フェライトは、前記外側環状フェライトの開口部縁部に接触するように環状に配置された複数の接触フェライトと、前記接触フェライトの内側に配置された内側フェライトとを含み、
前記送電コンデンサおよび前記フェライトよりも上方から前記送電コンデンサおよび前記フェライトを視ると、前記閉ループ回路は、前記内側フェライト内に位置する、請求項５から請求項７のいずれかに記載の送電装置。