JP6354565B2

JP6354565B2 - 受電装置

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Publication number: JP6354565B2
Application number: JP2014257186A
Authority: JP
Inventors: 則之福島
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Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2018-07-11
Anticipated expiration: 2034-12-19
Also published as: JP2016119757A

Description

本発明は、ワイヤレス電力伝送用の受電装置に関するものである。

近年、環境にやさしいクルマとしてＥＶ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）やＨＥＶ（ＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）、ＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ−ｉｎＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）が普及しつつある。これらのクルマに充電する手段として、従来のプラグや電源ケーブルを用いず、ワイヤレスで給電するワイヤレス電力伝送技術が注目されている。

このようなワイヤレス電力伝送技術では、地上に配設された給電部とクルマに搭載された受電部を対向させて電力を給電するが、給電部と受電部の位置ずれが大きいと、電力伝送効率が著しく低下する課題があった。

このような課題に対して、特許文献１では、給電コイルおよび受電コイルがそれぞれコイル同心軸方向から見た場合に長軸および短軸を有する形状をなし、給電コイルと受電コイルが、移動体が指定領域内に位置する時にコイル同心軸方向から見た場合、互いに交差するように配置される給電システムが提案されている。

特開２０１０−９８２５７号公報

ところで、クルマの稼働時間を長くして稼働効率を向上させるため、走行中にクルマを充電する走行中充電技術が注目されており、この走行中充電技術では給電コイルから電力を受ける受電時間をいかに確保するかが重要課題となっている。

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、給電コイルと受電コイルが、クルマが指定領域内に位置するときにコイル同心軸方向から見た場合に互いに交差するように配置されているため、給電コイルと受電コイルとの位置ずれ許容範囲は大きくできるものの、走行中充電に適用した場合、クルマの走行方向における受電可能エリアが短く、受電時間が十分に確保できないという問題があった。

そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、停車中充電における給電コイルと受電コイルの位置ずれ許容度を大きくしつつ、走行中充電において十分な受電時間を確保した受電装置を提供することを目的とする。

本発明者が鋭意研究した結果、上記目的を達成するために、移動体が停車中と走行中における受電コイルの向きにより、停車中充電における給電コイルと受電コイルの位置ずれ許容度を大きくしつつ、走行中充電において十分な受電時間を確保できることが見出されたため、以下の技術的手段を採用するに至った。

本発明に係る受電装置は、移動体に搭載され、給電側から伝送される電力をワイヤレスで受電する受電装置であって、磁界を介して前記交流電力を受電する受電コイルと、当該受電コイルを水平方向に旋回可能に保持する旋回動作部とを備え、受電コイルは、鉛直方向から見たときに、長軸および短軸を有する形状を呈しており、旋回動作部は、当該移動体が高速走行中のとき、受電コイルの長軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイルを旋回させ、当該移動体が低速走行中あるいは停車中のとき、受電コイルの短軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイルを旋回させることを特徴とする。

本発明によれば、旋回動作部が、移動体が高速走行中のとき、受電コイルの長軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイルを旋回させている。そのため、走行方向に対して給電コイルと受電コイルの対向する時間を長くすることが可能となる。したがって、走行中充電において十分な受電時間を確保することができる。

また、本発明に係る受電装置においては、旋回動作部が、移動体が低速走行中あるいは停車中のとき、受電コイルの短軸方向が走行方向と略平行となるように旋回させている。そのため、停車中充電における給電コイルと受電コイルの位置ずれ許容度を大きくすることができる。

好ましくは、受電コイルは、長軸方向の長さが当該移動体の幅方向寸法以下であり、短軸方向の長さが長軸方向の長さの２／３以下であるとよい。この場合、移動体の美観を損なわず、停車中充電における給電コイルと受電コイルの位置ずれ許容度を十分大きくしつつ、走行中充電における受電時間を十分確保することができる。

好ましくは、旋回動作部は、移動体が備える自動変速機のシフトレバーがパーキングレンジにあることを条件に、当該移動体が停車中であると判定するとよい。この場合、移動体が停車状態において、自動的に受電コイルの短軸方向が走行方向と略平行となるように旋回するため、停車中充電の簡便化を図ることができる。

好ましくは、移動体の走行速度を検知する速度センサをさらに備え、旋回動作部は、速度センサが検知する走行速度が所定速度を超過していることを条件に、当該移動体が高速走行中であることを判定し、速度センサが検知する走行速度が所定速度以下であることを条件に、低速走行中であることを判定するとよい。この場合、移動体が高速走行中あるいは低速走行中であるかを判定し、受電コイルの向きが停車中充電あるいは走行中充電に合わせて自動的に旋回するため、停車中充電および走行中充電の簡便化を図ることができる。また、走行速度を基準にしているため、受電コイルの旋回動作を充電動作の開始前に完了させることができるため、充電動作の開始を早めることができる。

より好ましくは、所定速度は、任意に設定可能な速度であるとよい。この場合、ユーザーの利用状況に応じて受電コイルの旋回動作を制御できるため、利便性を向上させることができる。

好ましくは、ユーザーの指示に基づいて、移動体が高速走行中、低速走行中、あるいは停車中であるかを旋回動作部に通知する走行状態指示部をさらに備えるとよい。この場合、ユーザーの利用状況に応じて受電コイルの旋回動作を制御できるため、利便性を向上させることができる

本発明によれば、停車中充電における給電コイルと受電コイルの位置ずれ許容度を大きくしつつ、走行中充電において十分な受電時間を確保した受電装置を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る受電装置を示す模式図である。本発明の第１実施形態に係る受電装置の受電コイル部を拡大した模式構成図である。本発明の第１実施形態に係る受電装置の受電コイル部を搭載した移動体を示す模式図である。本発明の第１実施形態に係る受電装置が適用されるワイヤレス電力伝送システムを示す模式図である。給電装置の給電コイル部を拡大した模式構成図である。高速走行時の受電コイルの旋回動作を示す模式図である。低速走行時あるいは停車時の受電コイルの旋回動作を示す模式図である。本発明の第２実施形態に係る受電装置を示す模式図である。自動変速機がドライブレンジのときの旋回動作を示す模式図である。自動変速機がパーキングレンジのときの旋回動作を示す模式図である。本発明の第３実施形態に係る受電装置を示す模式図である。走行状態指示部により高速走行中であると指示されたときの旋回動作を示す模式図である。走行状態指示部により低速走行中あるいは停車中であると指示されたときの旋回動作を示す模式図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

（第１実施形態）
まず図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態に係る受電装置１００の構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る受電装置を示す模式図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る受電装置の受電コイル部を拡大した模式構成図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る受電装置の受電コイル部を搭載した移動体を示す模式図である。受電装置１００は、移動体に搭載されている。ここで、受電装置１００が搭載される移動体は、内蔵のバッテリーに蓄えられた電力を利用して推進力を発生させる車両であれば特に制限されず、電気自動車（ＥＶ：ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）やハイブリッド自動車（ＨＶ：ＨｙｂｒｉｄＶｅｈｉｃｌｅ）などの車両が挙げられる。なお、受電装置１００が搭載される移動体は、電気自動車やハイブリッド自動車だけではなく、工場内で物品等を搬送する走行車や移動ロボットなども挙げられる。

受電装置１００は、図１に示されるように、受電コイル部１１０と、速度センサ１２０と、旋回動作部１３０と、整流部１４０と、を有する。

受電コイル部１１０は、給電側から伝送される交流電力を受電する機能を有する。本実施形態のように、受電装置１００が移動体に搭載される場合、受電コイル部１１０は、移動体下部に配設されることとなる。この受電コイル部１１０は、図２に示されるように、受電コイル１１１と、磁性体１１２と、受電側共振コンデンサ１１３と、を有し、これらが絶縁性を有する筐体によってパッケージングされている。

受電コイル１１１は、磁界を介して交流電力を受電する。具体的には、給電側が発生する交流磁界により、電磁誘導作用による起電力が生じ、この起電力に基づく交流電流が流れる。そして、受電コイル１１１に発生した交流電流は、後述する整流部１４０に供給される。この受電コイル１１１は、銅やアルミニウムなどのリッツ線を巻回して形成され、形状としては、例えば平面コイルやソレノイドコイルが挙げられる。より具体的には、受電コイル１１１は、鉛直方向から見たときに、長軸（ＣＬ）および短軸（ＣＳ）を有する形状を呈している。つまり、受電コイル１１１を、鉛直方向から見ると、楕円形状あるいは長方形状を呈していることとなる。例えば、受電コイル１１１を平面コイルで構成する場合、コイル軸方向から見たときに、長軸（ＣＬ）および短軸（ＣＳ）を有するように当該平面コイルを構成する導線を巻回すればよく、受電コイル１１１をソレノイドコイルで構成する場合、コイル軸方向に対して、コイル軸方向と直交する方向が短くなるように当該平面コイルを構成する導線を螺旋状に巻回すればよい。本実施形態では、図３に示されるように、受電コイル１１１は、長軸方向の長さが移動体の幅方向寸法Ｗ以下であり、短軸方向の長さＣＳが長軸方向の長さＣＬの２／３以下に設定されている。つまり。受電コイル１１１を移動体の中心下部に配設した場合、長軸部分が移動体の前後側面から露出しない大きさとなっている。このように構成される受電コイル１１１は、長軸方向と直交し、且つ、短軸方向と直交する受電コイル１１１面が移動体下部への設置面となる。なお、受電コイル１１１の巻数は、所望の電力伝送効率に基づいて適宜設定される。

磁性体１１２は、磁路の磁気抵抗を減らし、コイル間の磁気的な結合を高める作用を有する。つまり、磁性体１１２は、給電側が発生する磁界を効率良く受電コイル１１１に集中させる機能を果たす。なお、受電コイル１１１を平面コイルで構成する場合、磁性体１１２は、受電コイル１１１の給電側のコイルと対向する面とは反対側である背面側に設置され、板状または棒状の磁性材料から構成される。このとき、磁性体１１２と受電コイル１１１の間には、絶縁性のシートが設置されていてもよい。一方、受電コイル１１１をソレノイドコイルで構成する場合、磁性体１１２は、ソレノイドコイルのコイル軸を貫通するように設置され、コアとして機能することとなる。このとき、中空状の絶縁性ボビンに磁性体１１２を挿入し、この絶縁性ボビンの外表面に受電コイル１１１の導線を巻回するようにしてもよい。この磁性体１１２としては、比較的透磁率の高いフェライトなどが挙げられる。

受電側共振コンデンサ１１３は、受電コイル１１１と接続されており、受電コイル１１１とともに受電側ＬＣ共振回路を形成している。受電側共振コンデンサ１１３は、受電側ＬＣ共振回路の共振周波数を調整する機能を有する。この受電側共振コンデンサ１１３は、受電コイル１１１に直列接続されていてもよく、並列接続されていてもよく、あるいは直並列接続されていてもよい。そして、受電側ＬＣ共振回路の共振周波数を後述する給電側ＬＣ共振回路の共振周波数とほぼ等しく構成することで、高効率な磁界共鳴方式のワイヤレス電力伝送を実現することが可能となる。

速度センサ１２０は、移動体の走行速度を検知している。この速度センサ１２０により検知される速度を読み取ることで、移動体の走行速度が確認できる。また、速度センサ１２０は、所定速度と検知した速度を比較して、検知した速度が所定速度を超過していることを条件に、移動体が高速走行中であることを示す信号を後述する旋回動作部１３０に送信し、検知した速度が所定速度以下であることを条件に、移動体が低速走行中であることを示す信号を後述する旋回動作部１３０に送信する。またさらには、速度センサ１２０は、移動体の速度が０〔ｋｍ／ｈ〕、すなわち停車中のとき、移動体が停車中であることを示す信号を後述する旋回動作部１３０に送信している。ここで、速度センサ１２０は、ユーザーの利用環境に応じて、移動体が低速走行中であることを示す信号と、移動体が停車中であることを示す信号を使い分けて送信するように構成してもよい。この速度センサ１２０としては、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）を利用したＧＰＳ速度計を用いてもよく、移動体が電気自動車やハイブリッド自動車の場合、移動体に搭載されている車輪の角速度を利用した速度計を用いてもよい。なお、所定速度は、移動体が低速走行中であると判断できる速度であれば特に制限されず、ユーザーの利用環境に応じて適宜設定される。例えば、徐行速度や移動体の駐車動作時の速度域である１０〔ｋｍ／ｈ〕以下に設定してもよい。また、所定速度は、任意に設定可能な速度であると好ましい。具体的には、ユーザーにより所定速度が設定可能に構成されていればよい。

旋回動作部１３０は、受電コイル１１１の中心を回転軸として、受電コイル１１１を水平方向に旋回可能に保持している。ここで、回転軸を受電コイル１１１の中心としたが、それ以外を回転軸としてもよい。また、旋回動作部１３０は、移動体が高速走行中のとき、受電コイル１１１の長軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイル１１１を旋回させ、移動体が低速走行中あるいは停車中のとき、受電コイル１１１の短軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイル１１１を旋回させている。つまり、旋回動作部１３０は、移動体の走行速度に応じて受電コイル１１１の水平方向の向きを動作させている。より具体的には、旋回動作部１３０は、速度センサ１２０から移動体が高速走行中であることを示す信号を受信すると、移動体が高速走行中であると判定し、受電コイル１１１の長軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイル１１１を旋回させ、速度センサ１２０から移動体が低速走行中であることを示す信号を受信すると、移動体が低速走行中であると判定し、受電コイル１１１の短軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイル１１１を旋回させている。また、旋回動作部１３０は、速度センサ１１１から移動体が停車中であることを示す信号を受信すると、移動体が停車中であると判定し、受電コイル１１１の短軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイル１１１を旋回させている。この旋回動作部１３０は、ロータリアクチュエータから構成されていてもよく、モータとウォームギア機構から構成されていてもよく、直動アクチュエータとラック／平歯車機構から構成されていてもよい。

整流部１４０は、受電コイル１１１が受電した交流電力を直流電力に整流する。整流部１４０を構成する素子としては、トランジスタやダイオード等の半導体素子が挙げられる。例えば、複数のダイオードがブリッジ接続されたブリッジ型回路と、このブリッジ型回路に並列に接続され、整流された電圧を平滑して直流電圧を生成する平滑コンデンサから構成される。この整流部＊＊の出力は、移動体のバッテリーに直接供給するように構成してもよく、整流された直流電力の電圧を移動体のバッテリーに充電するための電圧に変換する充電部を介してバッテリーに供給するように構成してもよい。

このような構成を備えることにより、給電側から伝送される電力をワイヤレスにて受電する受電装置１００が実現される。

続いて、図４および図５を参照して、上述した本実施形態に係る受電装置１００とともにワイヤレス電力伝送システム１０を構成する給電装置２００の構成について説明する。図４は、本発明の第１実施形態に係る受電装置が適用されるワイヤレス電力伝送システムを示す模式図である。図５は、給電装置の給電コイル部を拡大した模式構成図である。

給電装置２００は、図４に示されるように、電源２１０と、インバータ２２０と、給電コイル部２３０と、を有する。この給電装置２００は、ワイヤレス電力伝送システムが移動体への給電設備に適用される場合、地上に配設される給電設備に搭載されることとなる。

電源２１０は、直流電力を後述するインバータ２２０に供給する。電源２１０としては、直流電力を出力するものであれば特に制限されず、商用交流電源を整流・平滑した直流電源、二次電池、太陽光発電した直流電源、あるいはスイッチングコンバータなどのスイッチング電源装置などが挙げられる。

インバータ２２０は、電源２１０から供給される直流電力を交流電力に変換する機能を有している。本実施形態では、インバータ２２０は、電源２１０から供給される直流電力を交流電力に変換し、後述する給電コイル部２３０に供給する。インバータ２２０としては、図示しない複数のスイッチング素子がブリッジ接続されたスイッチング回路から構成される。このスイッチング回路を構成するスイッチング素子としては、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などが挙げられる。

給電コイル部２３０は、インバータ２２０から供給された交流電力を受電コイル部１１０に給電する機能を有する。本実施形態のように、ワイヤレス電力伝送システム１０を移動体への給電設備に適用した場合、給電コイル部２３０は、地中または地面近傍に配設されることとなる。この給電コイル部２３０は、図５に示されるように、給電コイル２３１と、磁性体２３２と、給電側共振コンデンサ２３３と、を有し、これらが絶縁性を有する筐体によってパッケージングされている。

給電コイル２３１は、電源２１０からの電力を受けて交流磁界を発生させる。具体的には、給電コイル２３１は、インバータ２２０から所定の駆動周波数の交流電圧が供給されると、交流電流が流れて交流磁界を発生させる。この給電コイル２３１は、銅やアルミニウムなどのリッツ線を巻回して形成され、形状としては、例えば平面コイルやソレノイドコイルが挙げられる。なお、給電コイル２３１の巻数は、所望の電力伝送効率に基づいて適宜設定される。

磁性体２３２は、磁路の磁気抵抗を減らし、コイル間の磁気的な結合を高める作用を有する。つまり、磁性体２３２は、給電コイル２３１が効率良く磁界を発生するための機能を果たす。なお、給電コイル２３１を平面コイルで構成する場合、磁性体２３２は、給電コイル２３１の受電コイル１１１と対向する面とは反対側である給電コイル２３１の背面側に設置され、板状または棒状の磁性材料から構成される。このとき、磁性体２３３と給電コイル２３１の間には、絶縁性のシートが設置されていてもよい。一方、給電コイル２３１をソレノイドコイルで構成する場合、磁性体２３２は、ソレノイドコイルのコイル軸を貫通するように設置され、コアとして機能することとなる。このとき、中空状の絶縁性ボビンに磁性体２３２を挿入し、この絶縁性ボビンの外表面に給電コイル２３１の導線を巻回するようにしてもよい。この磁性体２３２としては、比較的透磁率の高いフェライトなどが挙げられる。

給電側共振コンデンサ２３３は、給電コイル２３１と接続されており、給電コイル２３１とともに給電側ＬＣ共振回路を形成している。給電側共振コンデンサ２３３は、給電側ＬＣ共振回路の共振周波数を調整する機能を有する。この給電側共振コンデンサ２３３は、給電コイル２３１に直列接続されていてもよく、並列接続されていてもよく、あるいは直並列接続されていてもよい。そして、給電側ＬＣ共振回路の共振周波数を受電側ＬＣ共振回路の共振周波数とほぼ等しく構成することで、高効率な磁界共鳴方式のワイヤレス電力伝送を実現することが可能となる。

以上の構成を備えることにより、給電装置２００から受電装置１００にワイヤレスにて電力伝送するワイヤレス電力伝送システム１０が実現される。

続いて、図６を参照して、本実施形態に係る受電装置１００における受電コイル１１１の旋回動作について詳細に説明する。図６ａは、高速走行時の受電コイルの旋回動作を示す模式図である。図６ｂは、低速走行時あるいは停車時の受電コイルの旋回動作を示す模式図である。なお、本説明においては、速度センサ１２０の所定速度を５〔ｋｍ／ｈ〕に設定した例を用いて説明する。

まず、移動体が地上に配設された走行中充電用の給電設備から電力を受ける場合について説明する。ここで、受電装置１００が搭載される移動体の走行速度は、速度センサ１２０により常時検知している。

移動体の走行速度が５〔ｋｍ／ｈ〕を超える速度を維持したまま走行しているとき、速度センサ１２０は移動体が高速走行中であることを示す信号を旋回動作部１３０に送信する。旋回動作部１３０は、図６ａに示されるように、速度センサ１２０から移動体が高速走行中であることを示す信号を受信すると、移動体が高速走行中であると判定し、受電コイル１１１の長軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイル１１１を旋回させる。この状態で、移動体が走行中充電用の給電設備が配設された給電エリアに進入すると、移動体の走行方向に対して給電コイル２３１と受電コイル１１１の対向する時間が長くすることが可能となり、走行中充電において十分な受電時間を確保することができる。

続いて、移動体が地上に配設された停車中充電用の給電設備から電力を受ける場合について説明する。ここで、受電装置１００が搭載される移動体の走行速度は、速度センサ１２０により常時検知している。

移動体が停車中充電用の給電設備が配設された給電エリアに停車しようと移動体の走行速度を５〔ｋｍ／ｈ〕以下の速度に減速すると、速度センサ１２０は移動体が低速走行中であることを示す信号を旋回動作部１３０に送信する。旋回動作部１３０は、図６ｂに示されるように、速度センサ１２０から移動体が低速走行中であることを示す信号を受信すると、移動体が低速走行中であると判定し、受電コイル１１１の短軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイル１１１を旋回させる。ここで、移動体の停車中充電において、移動体の走行方向（給電エリアへの進入方向）における給電コイル２３１と受電コイル１１１の位置ずれは、車止めなどを利用することである程度制限することができる。一方、移動体の走行方向と直交する方向（移動体の幅方向）における給電コイル２３１と受電コイル１１１の位置ずれは、運転者の運転技能に大きく左右され、運転技能が低い場合は大きくなってしまう。これに対して、本実施形態では、移動体が低速走行中であるとき、旋回動作部１３０により受電コイル１１１の短軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイル１１１を旋回させているため、停車中充電における給電コイル２３１と受電コイル１１１の位置ずれ許容度を大きくすることができる。なお、本例においては、速度センサ１２０が、検知した移動体の速度が所定速度以下であることを条件に、移動体が低速走行中であることを示す信号を旋回動作部１３０に送信するように構成しているが、速度センサ１２０が、検知した移動体の速度が０〔ｋｍ／ｈ〕であることを条件に、移動体が停車中であることを示す信号を旋回動作部１３０に送信し、旋回動作部１３０が速度センサ１２０から移動体が停車中であることを示す信号を受信すると、移動体が停車中であると判定し、受電コイル１１１の短軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイル１１１を旋回させるように構成してもよい。

以上のように、本実施形態に係る受電装置１００は、旋回動作部１３０が、当該移動体が高速走行中のとき、受電コイル１１１の長軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイル１１１を旋回させている。そのため、走行方向に対して給電コイル２３１と受電コイル１１１の対向する時間を長くすることが可能となる。したがって、走行中充電において十分な受電時間を確保することができる。また、旋回動作部１３０が、低速走行中あるいは停車中のとき、受電コイル１１１の短軸方向が走行方向と略平行となるように旋回させている。そのため、停車中充電における給電コイル２３１と受電コイル１１１の位置ずれ許容度を大きくすることができる。

また、本実施形態に係る受電装置１００においては、受電コイル１１１は、長軸方向の長さが当該移動体の幅方向寸法以下であり、短軸方向の長さが長軸方向の長さの２／３以下である。そのため、移動体の美観を損なわず、停車中充電における給電コイル２３１と受電コイル１１１の位置ずれ許容度を十分大きくしつつ、走行中充電における受電時間を十分確保することができる。

さらに、本実施形態に係る受電装置１００においては、移動体の走行速度を検知する速度センサ１２０をさらに備え、旋回動作部１３０は、速度センサ１２０が検知する走行速度が所定速度を超過していることを条件に、当該移動体が高速走行中であることを判定し、速度センサ１２０が検知する走行速度が所定速度以下であることを条件に、低速走行中であることを判定している。そのため、移動体が高速走行中あるいは低速走行中であるかを判定し、受電コイル１１１の向きが停車中充電あるいは走行中充電に合わせて自動的に旋回するため、停車中充電および走行中充電の簡便化を図ることができる。また、走行速度を基準にしているため、受電コイル１１１の旋回動作を充電動作の開始前に完了させることができるため、充電動作の開始を早めることができる。

またさらには、本実施形態に係る受電装置１００は、所定速度は、任意に設定可能な速度である。そのため、ユーザーの利用状況に応じて受電コイル１１１の旋回動作を制御できるため、利便性を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、図７および図８を参照して、本発明の第２実施形態に係る受電装置１００の構成について説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係る受電装置を示す模式図である。図８ａは、自動変速機がドライブレンジのときの旋回動作を示す模式図である。図８ｂは、自動変速機がパーキングレンジのときの旋回動作を示す模式図である。

受電装置１００は、図７に示されるように、受電コイル部１１０と、速度センサ１２０と、旋回動作部１３０と、整流部１４０と、を有する。受電コイル部１１０、速度センサ１２０、整流部１４０の構成は、第１実施形態に係る受電装置１００と同様である。すなわち、第２実施形態に係る受電装置１００は、旋回動作部１４０における移動体が停車中のときの旋回動作の点において、第１実施形態と相違する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

旋回動作部１３０は、受電コイル１１１の中心を回転軸として、受電コイル１１１を水平方向に旋回可能に保持している。また、旋回動作部１３０は、移動体が高速走行中のとき、受電コイル１１１の長軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイル１１１を旋回させ、移動体が低速走行中あるいは停車中のとき、受電コイル１１１の短軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイル１１１を旋回させている。ここで、本実施形態に係る受電装置１００が搭載される移動体は、走行状態を切り換える自動変速機１５０を備え、シフトレバー（図示しない）によって、移動体を前進走行させるドライブレンジ、移動体を後進走行させるバックレンジ、移動体を停車状態にさせるパーキングレンジを切り換えるような構成となっている。本実施形態では、旋回動作部１３０が、移動体が備える自動変速機１５０のシフトレバーがパーキングレンジにあることを条件に、移動体が停車中であると判定している。より具体的には、移動体が備える自動変速機１５０は、パーキングレンジに切り換えられると、移動体が停車中であることを示す信号を旋回動作部１３０に送信する。そして、旋回動作部１３０は、図８ｂに示されるように、自動変速機１５０から移動体が停車中であることを示す信号を受信すると、移動体が停車中であると判定し、受電コイル１１１の短軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイル１１１を旋回させる。また、移動体が備える自動変速機１５０は、ドライブレンジに切り換えられると、移動体が高速走行中であることを示す信号を旋回動作部１３０に送信する。そして、旋回動作部１３０は、図８ａに示されるように、自動変速機１５０から移動体が高速走行中であることを示す信号を受信すると、移動体が高速走行中であると判定し、受電コイル１１１の長軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイル１１１を旋回させる。受電コイル１１１の長軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイル１１１を旋回させる。なお、移動体が備える自動変速機１５０は、バックレンジに切り換えられると、移動体が低速走行中であることを示す信号を旋回動作部１３０に送信し、旋回動作部１３０は、自動変速機１５０から移動体が低速走行中であることを示す信号を受信すると、移動体が低速走行中であると判定し、受電コイル１１１の短軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイル１１１を旋回させるように構成してもよい。

以上のように、本実施形態に係る受電装置１００は、旋回動作部１３０は、移動体が備える自動変速機１５０のシフトレバーがパーキングレンジにあることを条件に、当該移動体が停車中であると判定している。そのため、移動体が停車状態において、自動的に受電コイル１１１の短軸方向が走行方向と略平行となるように旋回するため、停車中充電の簡便化を図ることができる。

（第３実施形態）
次に、図９および図１０を参照して、本発明の第３実施形態に係る受電装置１００の構成について説明する。図９は、本発明の第３実施形態に係る受電装置を示す模式図である。図１０ａは、走行状態指示部により高速走行中であると指示されたときの旋回動作を示す模式図である。図１０ｂは、走行状態指示部により低速走行中あるいは停車中であると指示されたときの旋回動作を示す模式図である。

受電装置１００は、図９に示されるように、受電コイル部１１０と、速度センサ１２０と、旋回動作部１３０と、整流部１４０と、走行状態指示部１６０を有する。受電コイル部１１０、整流部１４０の構成は、第１実施形態に係る受電装置１００と同様である。すなわち、第３実施形態に係る受電装置１００は、走行状態指示部１６０を備えている点および旋回動作部１３０の旋回動作の点において、第１実施形態と相違する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

走行状態指示部１６０は、ユーザーの指示に基づいて、移動体が、高速走行中、低速走行中、あるいは停車中であるかを旋回動作部１３０に通知する機能を有している。具体的には、走行状態指示部１６０は、移動体に搭載されるタッチパネルから構成され、液晶パネル等で構成される表示機能と、各操作入力を行う入力機能を有する。例えば、ユーザーは、走行状態指示部１６０の画面上に表示された「高速走行中」、「低速走行中」、「停車中」から移動体の状態を判断し、これらいずれかを選択して画面をタッチすることにより、入力された移動体の状態が走行状態指示部１６０から旋回動作部１３０に送信される。なお、本実施形態では、走行状態指示部１６０は、タッチパネルから構成されると説明したがこれに限られることなく、ユーザーが移動体の走行状態を入力できる媒体であれば特に制限されず、例えば移動体が備える走行方向を切り換えるハンドルに「高速走行中」、「低速走行中」、「停車中」の押しボタンを設けてもよい。

旋回動作部１３０は、受電コイル１１１の中心を回転軸として、受電コイル１１１を水平方向に旋回可能に保持している。また、旋回動作部１３０は、移動体が高速走行中のとき、受電コイル１１１の長軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイル１１１を旋回させ、移動体が低速走行中あるいは停車中のとき、受電コイル１１１の短軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイル１１１を旋回させている。本実施形態では、旋回動作部１３０は、図１０ａに示されるように、走行状態指示部１６０から移動体が高速走行中であることを示す信号を受信すると、移動体が高速走行中であると判定し、受電コイル１１１の長軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイル１１１を旋回させ、図１０ｂに示されるように、走行状態指示部１６０から移動体が低速走行中あるいは停車中であることを示す信号を受信すると、移動体が低速走行中あるいは停車中であると判定し、受電コイル１１１の短軸方向が走行方向と略平行となるように受電コイル１１１を旋回させる。

以上のように、本実施形態に係る受電装置１００は、ユーザーの指示に基づいて、移動体が高速走行中、低速走行中、あるいは停車中であるかを旋回動作部１３０に通知する走行状態指示部１６０をさらに備えている。そのため、ユーザーの利用状況に応じて受電コイル１１１の旋回動作を制御できるため、利便性を向上させることができる。

１０…ワイヤレス電力伝送システム、１００…受電装置、１１０…受電コイル部、１１１…受電コイル、１１２…磁性体、１１３…受電側共振コンデンサ、１２０…速度センサ、１３０…旋回動作部、１４０…整流部、１５０…自動変速機、１６０…走行状態指示部、２００…給電装置、２１０…電源、２２０…インバータ、２３０…給電コイル部、２３１…給電コイル、２３２…磁性体、２３３…給電側共振コンデンサ、３１０…充電部、３２０…蓄電部、３３０…モータ部、ＣＬ…受電コイルの長軸方向の長さ、ＣＳ…受電コイルの短軸方向の長さ、Ｗ…移動体の幅方向寸法。

Claims

移動体に搭載され、給電側から伝送される電力をワイヤレスで受電する受電装置であって、
磁界を介して前記交流電力を受電する受電コイルと、
前記受電コイルを水平方向に旋回可能に保持する旋回動作部と、を備え、
前記受電コイルは、鉛直方向から見たときに、長軸および短軸を有する形状を呈しており、
前記旋回動作部は、当該移動体が高速走行中のとき、前記受電コイルの長軸方向が走行方向と略平行となるように前記受電コイルを旋回させ、当該移動体が低速走行中あるいは停車中のとき、前記受電コイルの短軸方向が走行方向と略平行となるように前記受電コイルを旋回させることを特徴とする受電装置。
前記受電コイルは、長軸方向の長さが当該移動体の幅方向寸法以下であり、短軸方向の長さが長軸方向の長さの２／３以下であることを特徴とする請求項１に記載の受電装置。
前記旋回動作部は、前記移動体が備える自動変速機のシフトレバーがパーキングレンジにあることを条件に、当該移動体が停車中であると判定することを特徴とする請求項１または２に記載の受電装置。
前記移動体の走行速度を検知する速度センサをさらに備え、
前記旋回動作部は、前記速度センサが検知する走行速度が所定速度を超過していることを条件に、当該移動体が高速走行中であることを判定し、前記速度センサが検知する走行速度が所定速度以下であることを条件に、低速走行中であることを判定することを特徴とする請求項１または２に記載の受電装置。
前記所定速度は、任意に設定可能な速度であること特徴とする請求項４に記載の受電装置。
ユーザーの指示に基づいて、前記移動体が高速走行中、低速走行中、あるいは停車中であるかを前記旋回動作部に通知する走行状態指示部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の受電装置。