JP6232958B2 - 非接触給電システム - Google Patents
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Description
特許文献1の技術は、鉄道車両に非接触給電システムを適用したものであるが、鉄道車両の停車場には、様々な導体(金属構造物)が存在している。このため、給電コイルと受電コイルとの間に発生する磁界によって、その導体に電流が発生してしまうことがある。非接触給電システムにおいて、この電流の発生は電力の損失であり、効率低下の要因となる。
この構成を採用することによって、本発明では、非接触給電の際に給電コイルと受電コイルとの間に発生する磁界の影響で、周辺に配置された導体に誘導電流が流れても、その誘導電流が発生する磁束を集電コイルと鎖交させて電力として回収することができる。
この構成を採用することによって、本発明では、給電コイルと受電コイルとの間からの漏れ磁束を第2集電コイルと鎖交させて回収することができ、漏れ磁束を電力として回収することができる。
この構成を採用することによって、本発明では、非接触給電の際に給電コイルと受電コイルとの間に発生する磁界の影響で、移動車両の軌道を形成するレールに誘導電流が流れても、その誘導電流が発生する磁束を集電コイルと鎖交させて電力として回収することができる。
この構成を採用することによって、本発明では、レールに発生した誘導電流がレールの長手方向に流れると、その長手方向に対して垂直に同心円状の磁界が形成されるため、レールの両サイドに集電コイルを設けることで、レールの周りに発生する磁束と鎖交しやすくすることができ、集電率を高めることができる。
この構成を採用することによって、本発明では、レールに発生した誘導電流がレールの長手方向に流れると、その長手方向に磁界が発生する領域が形成されるため、レールの長手方向に沿って集電コイルを複数設けることで、レールに沿って電力を回収でき、集電率を高めることができる。
図1は、本発明の第1実施形態における非接触給電システム1の全体構成図である。
非接触給電システム1は、少なくともいずれか一方が移動可能な受電装置と給電装置との間で非接触給電を行うものであり、本実施形態では、図1に示すように、移動車両10が受電装置であり、移動車両10が停車する停車ステーション20が給電装置である。停車ステーション20には、金属製のレール2(導体)が敷設されている。本実施形態の移動車両10は、不図示の電動機によって移動する電車であり、レール2に沿って移動可能な構成となっている。
受電回路12は、給電コイル21から受電した受電電力を直流電力に変換して蓄電池13に供給する電力変換回路である。すなわち、この受電回路12は、蓄電池13の充電状態に応じた充電電流を蓄電池13に供給することにより蓄電池13を充電する。
蓄電池13は、移動車両10の駆動動力源として十分な電力を蓄えることが可能な二次電池であり、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等である。
給電回路22は、外部電源23から供給される電力を磁界共鳴方式の非接触給電の共振周波数に応じた交流電力に変換して給電コイル21に供給する電力変換回路である。
外部電源23は、例えば商用電源、太陽電池、風力発電等であって、その電力を給電回路22に供給するものである。
集電コイル31は、図2に示すように、レール2の長手方向(図2において紙面上下方向)に沿って複数設けられている。誘導電流は磁界aの影響によって発生するため、集電コイル31は、給電コイル21を基準にして複数設けられている。本実施形態の集電コイル31は、給電コイル21を中心に、レール2の長手方向前後に所定範囲で複数設けられている。集電コイル31を設ける範囲は、少なくとも給電コイル21の長手方向における長さ以上の範囲とすることが好ましい。
非接触給電システム1は、図1に示すように、移動車両10と停車ステーション20との間で非接触給電を行うものである。給電に関しては、給電コイル21と受電コイル11との間の電力伝送に磁界共鳴方式を採用しており、移動車両10及び停車ステーション20の両方に設けられた共鳴コイルの位置ずれに強く、高効率且つ長距離の電力伝送を実現できる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図3は、本発明の第2実施形態における集電装置30の集電コイル31の配置を示す平面図である。
第2実施形態では、図3に示すように、集電コイル31の配置が上記実施形態と異なる。
また、レール2から電力を効率よく回収するため、集電コイル31を配置した範囲のレール2を、絶縁体の配置若しくは空隙の形成により、他の範囲のレール2から電気的に分断し、発生した誘導電流がグランドに容易に落ちないように構成してもよい。
Claims (5)
- 給電コイルを有する給電装置と、受電コイルを有する受電装置とを具備し、前記給電コイルから前記受電コイルに非接触給電を行う非接触給電システムであって、
前記給電コイルまたは前記受電コイルの周辺には、前記非接触給電の際に誘導電流が長手の方向に流れる導体が配置されており、
前記誘導電流によって前記導体の周りに発生する磁束と鎖交する集電コイルが前記導体の前記長手のサイドに設置されている集電装置を有する、ことを特徴とする非接触給電システム。 - 前記集電装置は、さらに、前記給電コイルと前記受電コイルとの間からの漏れ磁束と鎖交する第2集電コイルを備える、ことを特徴とする請求項1に記載の非接触給電システム。
- 前記給電装置及び前記受電装置の少なくともいずれか一方は、移動車両であり、
前記導体は、前記移動車両の軌道を形成するレールである、ことを特徴とする請求項1または2に記載の非接触給電システム。 - 前記集電コイルは、前記レールの両サイドに設けられている、ことを特徴とする請求項3に記載の非接触給電システム。
- 前記集電コイルは、前記レールの前記長手の方向に沿って複数設けられている、ことを特徴とする請求項3または4に記載の非接触給電システム。
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