JP6403550B2 - Non-contact power feeding device - Google Patents
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Description
本発明は、電気自動車や電動車椅子など電動車両の電源装置に対し非接触で充電を行う非接触給電装置に関する。 The present invention relates to a non-contact power supply device that performs non-contact charging for a power source device of an electric vehicle such as an electric vehicle or an electric wheelchair.
電動車両の電源装置を充電する為に用いられる非接触給電装置は、一般的に、分離型変圧器の一次側(以下「送電」と記す)巻線部をプラットフォームに備えると共に、二次側(以下「受電」と記す)巻線部を電動車両の裏側に備えることで、一次側巻線部により二次側巻線部に誘導起電力を励起し、その電力を蓄電池に蓄える構成を採る。 A non-contact power feeding device used for charging a power supply device of an electric vehicle generally includes a primary side (hereinafter referred to as “power transmission”) winding portion of a separation transformer on a platform and a secondary side ( By providing a winding portion on the back side of the electric vehicle (hereinafter referred to as “power reception”), an induced electromotive force is excited in the secondary winding portion by the primary winding portion and the electric power is stored in the storage battery.
この様な分離型変圧器において、前記送電巻線部と受電巻線部に位置ズレが存在すると、磁気結合の不十分さで前記送電巻線部による受電巻線部への給電効率が低下する。
従来、この様な事態を回避すべく、下記特許文献1乃至4で開示された技術を例として様々な措置が講じられている。
In such a separate transformer, if there is a positional deviation between the power transmission winding and the power receiving winding, the power feeding efficiency to the power receiving winding by the power transmission winding decreases due to insufficient magnetic coupling. .
Conventionally, in order to avoid such a situation, various measures have been taken taking the techniques disclosed in
前記従来の技術は、例えば、高い給電効率が得られる限られた給電エリアに素早く電動車両を停車させるには、運転手に高度の熟練が求められるという問題がある。
また、熟練されていない運転手の便宜を図るには、電動車両用の非接触給電装置の様な大容量の受電巻線部に対応できる比較的大型の送電巻線部を複数設置するスペースを確保しなければならないという問題がある。
The conventional technique has a problem that, for example, in order to quickly stop an electric vehicle in a limited power supply area where high power supply efficiency can be obtained, the driver needs to be highly skilled.
In addition, for the convenience of an unskilled driver, a space for installing a plurality of relatively large power transmission windings that can handle a large capacity receiving winding such as a non-contact power feeding device for an electric vehicle is provided. There is a problem that it must be secured.
モーター等の駆動手段を使用して機械的に位置ズレを補正する手法を採るにしても、電動車両や送電巻線部を移動させるための駆動装置が大型化し、設置スペースの確保が困難となる他、別途当該駆動装置の保守点検が必要となるという問題がある。 Even if a method of mechanically correcting the positional deviation using a driving means such as a motor is adopted, the driving device for moving the electric vehicle and the power transmission winding part becomes large, and it is difficult to secure an installation space. In addition, there is a problem that separate maintenance and inspection of the drive device is necessary.
これらに関して、本願出願人は、実用的な送電巻線部の設置スペースの下、給電作業に運転の熟練を要することなく比較的高い給電効率が得られ、且つ当該給電効率が安定した非接触給電が行える非接触給電装置を提供すべく、既に特許出願(特願2013−077510「非接触給電装置」以下「先願」と記す)を行っている。 With regard to these, the applicant of the present application is able to obtain a relatively high power supply efficiency without requiring skill of operation for power supply work under a practical installation space of the power transmission winding section, and the contactless power supply in which the power supply efficiency is stable. In order to provide a non-contact power supply device that can perform the above, a patent application (Japanese Patent Application No. 2013-075510 “Non-contact power supply device”, hereinafter referred to as “prior application”) has already been filed.
本発明は、前記先願の技術に、位置ズレ補正に関し合理的で且つ安定した適応範囲が得られる技術を更に適用したものである。
即ち、前記先願に開示された技術は、送電巻線部の位置ズレ補正後の位置についての配慮を示しておらず、仮に、送電巻線部が位置ズレ補正先に留まれば、先の位置ズレ補正時には十分であった適応距離では、次なる位置ズレ補正に必要な移動距離が賄えない場合が生じる。
前記送電巻線部の可動範囲に等しい位置範囲に配置された前記受電巻線部に対して確実に位置ズレ補正を行えるようにするには、前記位置ズレ補正の適応距離は、前記送電巻線部の可動範囲の内側で賄える最大距離にまで拡大せねばならず、その様に適用距離を長くすれば、位置ズレ補正に要する時間が長くなるなどの問題がある。
一方、位置ズレ補正後に、前記送電巻線部をその可動範囲の中央などの基準位置にリセット(復帰)するにしても、それを適切に行うには、更に複雑な構成を要しかねないという問題もあった。
The present invention is obtained by further applying a technique capable of obtaining a reasonable and stable adaptive range with respect to the positional deviation correction to the technique of the prior application.
In other words, the technology disclosed in the prior application does not show consideration for the position after correcting the displacement of the power transmission winding, and if the power transmission winding stays at the position offset correction destination, The adaptive distance that was sufficient at the time of deviation correction may not be able to cover the moving distance necessary for the next positional deviation correction.
In order to reliably perform positional deviation correction with respect to the power receiving winding portion disposed in a position range equal to the movable range of the power transmission winding portion, the adaptive distance of the position deviation correction is set to the power transmission winding. The maximum distance that can be covered within the movable range of the part must be extended, and if the application distance is increased in this way, there is a problem that the time required for correcting the misalignment becomes longer.
On the other hand, even if the power transmission winding part is reset (returned) to a reference position such as the center of the movable range after the positional deviation correction, a more complicated configuration may be required to properly do so. There was also a problem.
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、送電巻線部をその可動範囲の基準位置にまで確実に復帰させる簡易な構成を具備した非接触給電装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a non-contact power feeding device having a simple configuration that reliably returns the power transmission winding portion to the reference position of the movable range.
上記課題を解決するためになされた本発明による非接触給電装置は、電動車両の通行及び停止が可能となる路面に設定されたプラットフォームと、電動車両が具備する受電巻線部に誘導起電力及び引力を励起させる送電巻線部と、前記プラットフォーム下において前記送電巻線部を水平移動可能とする支持体と、前記支持体下の中央部において前記送電巻線部を磁気誘導する磁性ベースと、前記送電巻線部と前記磁性ベースとの間に介在するシールド板と、前記送電巻線部の運転周波数を変更する運転周波数調整手段とを備えている。なお、こゝに「磁気誘導する」とは、送電巻線部で発生した磁気の力(磁力)を利用して、所定の場所へ誘導するの意である。 The non-contact power feeding device according to the present invention, which has been made to solve the above problems, includes a platform set on a road surface that allows passage and stopping of an electric vehicle, and an induced electromotive force in a power receiving winding unit included in the electric vehicle. A power transmission winding portion that excites attraction, a support that enables horizontal movement of the power transmission winding portion under the platform, a magnetic base that magnetically induces the power transmission winding portion in a central portion under the support, A shield plate interposed between the power transmission winding portion and the magnetic base; and an operation frequency adjusting means for changing an operation frequency of the power transmission winding portion . Here, “magnetic induction” means to induce to a predetermined place using the magnetic force (magnetic force) generated in the power transmission winding part.
加えて、前記運転周波数調整手段は、前記受電巻線部に誘導起電力及び引力を励起させる時に前記送電巻線で励起された磁気が前記シールド板を通過せず、且つ前記送電巻線部を磁性ベースへ磁気誘導する時に前記送電巻線部で励起された磁気が前記シールド板を通過する様に前記運転周波数を調整するものである。
即ち、前記運転周波数調整手段は、前記受電巻線部に誘導起電力及び引力を励起させる時に前記送電巻線部で励起された磁気の浸透深さを前記シールド板の材質に応じてその厚みを下回る浸透深さとし、且つ前記送電巻線部を磁性ベースへ磁気誘導する時に前記送電巻線部で励起された磁気の浸透深さを前記シールド板の材質に応じてその厚みを上回る浸透深さとするように、前記送電巻線部の運転周波数を切り替える。
In addition, the operating frequency adjusting means may be configured such that when the induced electromotive force and attractive force are excited in the power receiving winding portion, the magnetism excited by the power transmission winding does not pass through the shield plate, and the power transmission winding portion is The operating frequency is adjusted so that the magnetism excited by the power transmission winding portion passes through the shield plate when magnetically induced to the magnetic base.
That is, the operating frequency adjusting means determines the penetration depth of the magnetism excited in the power transmission winding portion when exciting the induced electromotive force and attractive force in the power receiving winding portion according to the material of the shield plate. The penetration depth is lower than that, and the penetration depth of the magnetism excited by the power transmission winding portion when magnetically inducing the power transmission winding portion to the magnetic base is set to be greater than the thickness depending on the material of the shield plate. Thus, the operating frequency of the power transmission winding is switched.
前記送電巻線部及び前記支持体の側方を囲うシールド側壁を設けると共に、前記シールド側壁に鉄等の磁性体を用いた場合には、前記運転周波数調整手段は、前記受電巻線部に誘導起電力及び引力を励起させる時及び前記送電巻線部を磁性ベースへ磁気誘導する時に、前記送電巻線部で励起された磁気が前記シールド側壁を透過しないように前記運転周波数を調整する。
即ち、その際、前記運転周波数調整手段は、前記受電巻線部に誘導起電力及び引力を励起させる時及び前記送電巻線部を磁性ベースへ磁気誘導する時に、前記送電巻線部で励起された磁気の浸透深さを前記シールド側壁の材質に応じてその厚みを下回る浸透深さとするように、前記送電巻線部の運転周波数を切り替える。
When a shield side wall that surrounds the sides of the power transmission winding part and the support is provided, and when a magnetic material such as iron is used for the shield side wall, the operating frequency adjusting means is guided to the power reception winding part. When the electromotive force and the attractive force are excited and when the power transmission winding is magnetically induced to the magnetic base, the operating frequency is adjusted so that the magnetism excited by the power transmission winding does not pass through the shield side wall.
That is, at that time, the operating frequency adjusting means is excited by the power transmission winding unit when exciting the induced electromotive force and attractive force in the power receiving winding unit and when magnetically inducing the power transmission winding unit to the magnetic base. The operating frequency of the power transmission winding is switched so that the penetration depth of the magnetic field is a penetration depth lower than the thickness depending on the material of the shield side wall.
上記本発明による非接触給電装置によれば、送電巻線部が発生する磁力により送電巻線部を受電巻線部に近接させ、自動的に位置ズレ補正を行うことができ、且つ位置ズレ補正後の動揺を回避する作用も得ることができる。 According to the non-contact power feeding device according to the present invention, the power transmission winding portion can be brought close to the power receiving winding portion by the magnetic force generated by the power transmission winding portion, and the positional deviation correction can be automatically performed. The effect | action which avoids later shaking can also be acquired.
前記支持体下の中央部において前記送電巻線部を磁気誘導する磁性ベースと、前記送電巻線部と前記磁性ベースとの間に介在するシールド板と、前記送電巻線部の運転周波数を変更する運転周波数調整手段とを備える構成を採ることによって、位置ズレ補正動作の度に、前記送電巻線部をその可動範囲の中央部に設定した基準位置に復帰させることができる。
その結果、電動車両を定められた位置範囲に停車しさえすれば、確実に最も効率的な給電作業が行われる位置に向けて位置ズレ補正が行われることはもとより、位置ズレ補正動作に伴う所要時間の短縮にも寄与することになる。
The magnetic base that magnetically induces the power transmission winding portion in the central portion under the support, the shield plate interposed between the power transmission winding portion and the magnetic base, and the operating frequency of the power transmission winding portion are changed. By adopting a configuration including the operating frequency adjusting means, the power transmission winding portion can be returned to the reference position set at the center of the movable range each time the positional deviation correction operation is performed.
As a result, as long as the electric vehicle is stopped in a predetermined position range, the positional deviation correction is performed toward the position where the most efficient power feeding operation is surely performed. It will also contribute to shortening the time.
以下、本発明による非接触給電装置の実施の形態を図面に基づき説明する。
本発明による非接触給電装置は、本願出願人による前記先願(特願2013−077510「非接触給電装置」)の明細書等に記載の技術を基礎としたものである。
Embodiments of a non-contact power feeding device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
The non-contact power feeding device according to the present invention is based on the technology described in the specification of the prior application (Japanese Patent Application No. 2013-075510 “Non-contact power feeding device”) by the applicant of the present application.
本発明による非接触給電装置は、電動車両の通行及び停止が可能となる路面に設定されたプラットフォームPと、電動車両が具備する受電巻線部1に誘導起電力及び引力を励起させる送電巻線部2と、前記プラットフォームP下において前記送電巻線部2を同じ姿勢で水平移動可能とする支持体Fと、前記支持体F下の中央部において前記送電巻線部2を磁気誘導する磁性ベース3と、前記送電巻線部2と前記磁性ベース3との間に介在するシールド板4と、前記送電巻線部2の運転周波数を変更する運転周波数調整手段を備えて構成される。
A non-contact power feeding device according to the present invention includes a platform P set on a road surface where an electric vehicle can pass and stop, and a power transmission winding that excites induced electromotive force and attractive force in a power receiving
図5及び図6に示す例の前記プラットフォームPは、前記電動車両が停車でき且つ給電時において磁化されないFRPなどの非磁性体(強磁性体、常磁性体又は反磁性体などの磁性体を除くもの)からなる路板5と、当該路板5下に前記支持体Fとなる絶縁性流動体を蓄える為のタンクTと、当該タンクTの底壁T1中央に前記送電巻線部2の磁気誘導先である基準位置Oを設けるための誘導空間Sを備える。
前記タンクTは、磁気シールド性を持つアルミなどの非磁性体や鉄などの磁性体を素材として用いることによって、当該タンクTの底壁T1を前記シールド板4として用いることができるが、当該タンクTの下位に、当該タンクTの底壁T1の略全域を覆う前記シールド板4を別途配置しても良い。
The platform P in the example shown in FIG. 5 and FIG. 6 is a non-magnetic material such as FRP that can stop the electric vehicle and is not magnetized during power feeding (excluding magnetic materials such as a ferromagnetic material, a paramagnetic material, or a diamagnetic material). ), A tank T for storing an insulating fluid serving as the support F under the
The tank T can use the bottom wall T1 of the tank T as the
前記タンクTは、前記電動車両が備える前記受電巻線部1と前記プラットフォームPが備える前記送電巻線部2との位置ズレ補正の際に、実用的な適応範囲を提供できる広さを有し、且つそこに蓄えられた前記絶縁性流動体の表面又は内部において前記送電巻線部2が移動する軌道と、前記路板5とが平行となる構造を採る。
前記誘導空間Sは、前記タンクTの底壁T1(シールド板4)の近傍の下位中央部に前記磁性ベース3を配置し、他の部分に非磁性体を充填する構成を採る。
前記磁性ベース3は、フェライトや鉄等の磁性体を用い、前記非磁性体は、絶縁油(鉱油、植物油、シリコン油等)等を用いる。
The tank T has a width that can provide a practical applicable range when correcting the positional deviation between the power receiving winding
The induction space S employs a configuration in which the
The
この例における前記受電巻線部1と前記送電巻線部2は、フェライト等の磁性体からなるコの字状を呈するコア1a,2aの各々に、受電コイル1bと送電コイル2bが巻きつけられたものであって、前記電動車両の受電巻線部1と前記プラットフォームPの送電巻線部2の両者で分離型変圧器を構成する(図8参照)。
In this example, the power receiving
また、この例の前記受電巻線部1は、蓄電池6に給電する充電器7、受電(二次)並列共振コンデンサC2、これらを要する受電回路を開閉する処理切替スイッチSW2などと共に受電部を構成する。
一方、この例の前記送電巻線部2は、三相200V電源8、当該電源8を給電用電源に調整するインバータ給電装置9、送電(一次)直列共振コンデンサ(一次コンデンサ)C1、当該一次コンデンサC1を短絡する処理切替スイッチSW1などと共に送電部を構成する(図4参照)。
In addition, the power receiving
On the other hand, the power
この例の前記送電巻線部2は、前記絶縁性流動体上を一定の深度で浮遊し水平移動可能とするフロート11と一体化した非磁性体を素材とする支持フレーム12に固定する(図8又は前記先願記載の技術参照)。
前記フロート11は、例えば、ゴムや合成樹脂など絶縁性を持つ非磁性体を素材とし、その浮力をもって前記送電巻線部2を前記絶縁性流動体の表面又は内部に漂わせ、前記受電巻線部1と前記送電巻線部2が平行となる浮遊姿勢を好適に維持できる様に、前記送電巻線部2各位置においてバランスが良く且つ安定した浮力を確保できる構成及び配置を採る。
The power
The
この様に、前記送電巻線部2を前記絶縁性流動体に浮遊させることによって、比較的弱い磁力であっても前記位置ズレ補正を容易に行う事が出来、しかも、比較的簡素な構造で実現できるので、当該構造の追加に伴う装置規模の拡大やコストの増加を回避することができる。
尚、前記絶縁性流動体は、絶縁油(鉱油、植物油、シリコン油等)等から選択する。
前記絶縁性流動体の充填量は、前記送電巻線部2が前記路板5の裏面に出来るだけ近接し、且つ当該送電巻線部2が前記路板5又は前記タンクTの底壁T1と接することなく自由に移動できる量とする。
In this way, by suspending the power
The insulating fluid is selected from insulating oil (mineral oil, vegetable oil, silicone oil, etc.) and the like.
The filling amount of the insulating fluid is such that the power
当該例における前記支持フレーム12は、その前後左右の端部などにバランスを失することなく付設した制動手段13を備える(図8又は前記先願記載の技術参照)。
前記受電巻線部1に前記送電巻線部2が近接した際、前記送電巻線部2の動揺を抑制する前記制動手段13を備えれば、両巻線部1,2が非接触給電に最適な位置関係で固定され給電効率を高い状態に安定維持することができる。
The
If the power
前記制動手段13は、前記支持フレーム12に対して直線軌道で昇降可能なアンカー14と当該アンカー14の昇降動作の上限を規制する制止部材15を備える。
前記アンカー14及び前記制止部材15は、磁性体で構成され、前記コア2a、アンカー14、及び当該制止部材15で一連の磁路を形成する(図8参照)。
The braking means 13 includes an
The
当該例における前記アンカー14は、その下端に加圧部を備え、当該加圧部の先端がその自重で前記タンクTの底壁T1に圧接することによって前記送電巻線部2を制動し、前記磁路の形成によって当該アンカー14が上昇し前記加圧部が前記タンクTの底壁T1から離れることによって前記制動が解除される構造とする。
この様に、前記制動手段13を、前記送電巻線部2が励起する引力で動作させる構成を採ることによって、別途アクチュエータを付設することなく簡素な構成で十分な制動効果を低コストで得ることができる。
The
In this way, by adopting a configuration in which the braking means 13 is operated by the attractive force excited by the power
この例における運転周波数調整手段は、CPU、メモリ、IOポート、車体検出センサ及び入出力インターフェースで構成される制御部に含まれており、前記受電巻線部1に誘導起電力を励起させるために前記送電巻線部2に供給する電力の運転周波数を前記シールド板4の素材及び厚み(材質)に応じて、前記シールド板4を透過しない周波数(以下「給電・補正周波数」と記す)と、それらを共に透過する周波数(以下「リセット周波数」と記す)とで切り替えるべく前記インバータ給電装置9を制御する。
The operating frequency adjusting means in this example is included in a control unit including a CPU, a memory, an IO port, a vehicle body detection sensor, and an input / output interface, and is used to excite the induced electromotive force in the power
<位置ズレ補正処理>
この例の位置ズレ補正処理において、前記制御部は、前記プラットフォームPへの前記電動車両Aの停車及び前記送電巻線部2に対して前記電動車両Aの前記受電巻線部1の位置が一定量を超えてずれていることを検出し、前記運転周波数調整手段により、前記インバータ給電装置9が出力する電力の運転周波数を前記給電・補正周波数に切り替える処理を行うと共に、前記処理切替スイッチSW1を閉じ且つスイッチSW2を開くことによって前記送電巻線部2に電力を供給する(図1及び図4(A)参照)。
<Position displacement correction processing>
In the positional deviation correction process of this example, the control unit stops the electric vehicle A to the platform P and the position of the power
前記送電巻線部2は、電力を供給されることにより、コア2a、アンカー14、及び制止部材15で磁路を形成する(図8(A)参照)。
前記送電巻線部2で発生する磁束を十分に増加させると、前記磁路の磁力が増加し、前記アンカー14は、前記制止部材15と前記コア2aにそれぞれ引き寄せられ、前記制止部材15に規制されるに至るまで上昇する(図8(B)参照)。
The power
When the magnetic flux generated in the power
その際、前記送電巻線部2のコア2aから前記受電巻線部1のコア1aへ、前記路板5を透過した磁束が入ることで、前記絶縁性流動体に浮遊する前記送電巻線部2が、前記電動車両Aに設けた前記受電巻線部1に引き寄せられて移動する(図3従来技術の補正前後参照)。
前記給電・補正周波数による前記送電巻線部2の磁束は、前記シールド板4は透過できず遮断されてしまうため、前記送電巻線部2は前記磁性ベース3に向かうことなく、前記電動車両Aの受電巻線部1に向かって移動する力が生じることとなる。
At that time, the power transmission winding part floating in the insulating fluid is obtained when the magnetic flux that has passed through the
Since the magnetic flux of the power
尚、前記位置ズレ補正処理における、前記送電コイル2b及び前記受電コイル1bに供給する電流は、前記両巻線部2,1間に生じる磁力によっても両者のギャップを維持し、前記送電巻線部2を引き上げるには至らない大きさとする。
Note that the current supplied to the
<給電処理>
この例の給電処理は、前記送電巻線部2と前記受電巻線部1とで前記分離型変圧器を構成し、インバータ給電装置9で発生させた電力を、前記充電器7を介して前記蓄電池6に供給する。
前記給電処理において、前記制御部は、前記送電巻線部2が前記受電巻線部1の略直下における許容範囲内に移動したことを検出し、前記運転周波数調整手段により、前記インバータ給電装置9が出力する電力の運転周波数を前記給電・補正周波数に切り替える処理を行うと共に、前記処理切替スイッチSW1を開放し且つSW2を閉じることによって、前記受電巻線部1への励磁を開始する(図1参照)。
<Power supply processing>
In the power supply processing of this example, the power
In the power feeding process, the control unit detects that the power
この際、前記送電巻線部2で発生する磁束を前記位置ズレ補正処理に比べて減少させることで、前記アンカー14の上昇が維持できずにその加圧部が前記タンクTの底壁T1に達するまで自重で降下し、前記給電処理に移行する直前の位置ズレ補正処理終了位置において、前記送電巻線部2の移動が制止される(図8(C)参照)。
尚、前記送電巻線部2に対して前記受電巻線部1の位置がずれていることを検出する手法や、前記送電巻線部2が前記受電巻線部1の略直下における許容範囲内に移動したことを検出する手法は、前記従来手法をはじめとする既成の手法から適宜選択すれば良い。
At this time, by reducing the magnetic flux generated in the power
It should be noted that a method for detecting that the position of the power
<リセット処理>
この例のリセット処理は、前記送電巻線部2を前記磁性ベース3に導かせ、前記送電巻線部2の可動範囲の中央部に位置する基準位置へ復帰させるものである。
前記制御部は、前記電動車両Aへの給電作業が終了したことを検出し、前記運転周波数調整手段により、前記インバータ給電装置9が出力する電力の運転周波数を前記リセット周波数に切り替える処理を行うと共に、前記処理切替スイッチSW1を閉じ且つスイッチSW2を開くことによって前記送電巻線部2に電力を供給する。
<Reset processing>
In the reset process of this example, the power
The control unit detects that the power supply operation to the electric vehicle A has been completed, and performs a process of switching the operation frequency of the electric power output from the inverter
前記位置ズレ補正処理と同様に、前記送電巻線部2で発生する磁束を十分に増加させると、前記磁路の磁力が増加し、前記アンカー14は、前記制止部材15と前記コア2aにそれぞれ引き寄せられ、前記制止部材15に規制されるに至るまで上昇する(図8(B)参照)。
Similarly to the displacement correction process, when the magnetic flux generated in the power
前記リセット周波数による送電巻線部2の磁束は、前記シールド板4を透過するため、前記送電巻線部2は、前記受電巻線部1及び前記磁性ベース3の双方に対して吸引力が働くこととなりかねないが、前記電動車両Aが前記プラットフォームP上から離脱していれば、前記磁性ベース3に対してのみ吸引力が働き、前記送電巻線部2は、前記基準位置へ抵抗なく復帰することとなる。
Since the magnetic flux of the power transmission winding 2 due to the reset frequency passes through the
前記電動車両Aが前記プラットフォームP上から離脱する前又は次の給電が行われる電動車両Bが前記プラットフォームP上に載った後に、前記送電巻線部2を前記基準位置へ復帰させる場合には、前記電動車両A又は前記電動車両Bの受電巻線部1に引き寄せられる力に抗して、前記送電巻線部2の吸引力を前記磁性ベース3へ向かせる様に、前記送電巻線部2と前記受電巻線部1間の距離を、前記送電巻線部2と前記磁性ベース3間より十分に長く取り、又は前記磁気ベース3に前記受電巻線部1のコア1aよりも透磁率の高い素材を用いるなど、双方に向かう前記送電巻線部2の磁力に十分な相違が生じるように調整すればよい。
In the case where the electric power
前記制御部は、前記復帰作業の終了を検知すると、前記インバータ給電装置9による前記送電巻線部2への給電を停止する。前記給電が途絶え前記磁路が略消滅することに伴い、前記制動手段13が働き、前記送電巻線部2は前記基準位置に停止する。
When the control unit detects the end of the return operation, the control unit stops power supply to the power
図5(A)は、前記タンクTの素材として鉄を用いた例である。
鉄は、磁性体であるため、前記送電巻線部2との間で磁気による吸引力が働き、前記位置ズレ補正処理や前記リセット処理に支障を来たす場合がある。
そこで、この例は、当該タンクTのシールド側壁10の厚みをその底壁T1の厚みより十分に厚く設定し、且つ前記運転周波数を、前記タンクTの底壁T1のみ透過し、そのシールド側壁10は透過しない周波数とすることによって、前記送電巻線部2の吸引力が前記シールド側壁10に対して働かない構成を採る。
FIG. 5A shows an example in which iron is used as the material of the tank T.
Since iron is a magnetic substance, a magnetic attractive force acts between the power
Therefore, in this example, the thickness of the
図5(B)は、前記タンクTの素材としてアルミを用いた例である。
アルミは、非磁性体であるため、前記送電巻線部2との間で磁気による吸引力は働かず、前記位置ズレ補正処理や前記リセット処理に、前記送電巻線部2の吸引力が前記シールド側壁10に対して働くような支障を来たす虞は少ない。
そこで、この例は、当該タンクTのシールド側壁10の厚みをその底壁T1の厚みと等しく設定し、且つ前記運転周波数を、前記タンクTの底壁T1のみ透過し、そのシールド側壁10は透過しない周波数とすることができる。
FIG. 5B shows an example in which aluminum is used as the material of the tank T.
Since aluminum is a non-magnetic material, magnetic attraction force does not work with the power
Therefore, in this example, the thickness of the
前記シールド板4又は前記シールド側壁10の素材に応じた浸透深さδ(m)は、導電率σ(S/m)、透磁率μ0、運転周波数fとすると、2/(2πfμ0σ)の平方根で導くことができるので、前記各周波数は、用いる素材の導電率σ(S/m)及び透磁率μ0並びに透過深さδ(m)を用いて、4πfμ0σδから導けばよい。
The penetration depth δ (m) corresponding to the material of the
前記送電巻線部2を移動させる位置ズレ補正処理は、前記給電処理時と比較して大きな電流I(例えば4倍〜5倍程度)を供給する必要がある。
共振コンデンサが接続された前記送電巻線部2に大電流を供給すると、その送電コイル2bに過大な電圧V(V=ωLI,送電コイルリアクタンスL,運転周波数f)が印加されて危険な状態となる。
その様な事態を避け、前記送電巻線部2に安全に大電流Iを流すことができる様にすべく、前記給電・補正周波数は、給電周波数と補正周波数とに分けて設定することもできる。
The positional deviation correction process for moving the power
When a large current is supplied to the power
In order to avoid such a situation and to allow a large current I to flow safely through the power
前記給電周波数と前記補正周波数は、ともに前記シールド板4を透過しない周波数であることが求められるが、前記前記位置ズレ補正時に大電流Iを供給することに伴い発生する電圧Vが過大とならない様にするために、前記位置ズレ補正時の運転周波数fを前記給電処理時の運転周波数fよりも低く設定することが望ましい。
Both the power feeding frequency and the correction frequency are required to be frequencies that do not pass through the
例えば、前記実施例2であれば、前記シールド側壁10をアルミ5mmとし、前記シールド板4をアルミ3mmとする場合に、前記送電巻線部2の運転周波数を、前記給電処理では約20kHz、前記位置ズレ補正処理では約1kHz、前記リセット処理では約500Hzという様に設定することによって、前記位置ズレ補正処理で前記送電巻線部2に発生する電圧を、前記給電処理で同じ電流を流した場合の電圧の1/20にすることができる。
For example, in the case of Example 2, when the
図9は、前記一次側巻線部に、共振回路を切り替え可能に接続した例である。
各共振回路は、前記給電処置時、位置ズレ補正処理時及びリセット処理時において、各々の処理に適した能力を確保する個々の運転周波数fに適合したものである。
この例は、各運転周波数fの下で共振する共振コンデンサCa,Cb,Ccを前記送信コイル2bに直列に接続する三つの共振回路を並列に設け、各共振回路を各処理に応じて切り替えて接続する切り替え手段としてのスイッチSWa,SWb,SWcを備える(図9参照)。
FIG. 9 shows an example in which a resonance circuit is connected to the primary winding portion in a switchable manner.
Each resonance circuit is adapted to an individual operation frequency f that ensures a capability suitable for each process during the power supply treatment, the positional deviation correction process, and the reset process.
In this example, three resonance circuits that connect resonance capacitors Ca, Cb, and Cc that resonate under each operating frequency f in series to the
各処理の際に前記送電コイル2bを流れる電流I(I=V/ωL,V:コイル印加電圧,送電コイルリアクタンスL,ω=2πf)は、コイル印加電圧、即ち、インバータ出力電圧で決まるため、当該インバータの能力に応じて上限があり、前記運転周波数fは、前記シールド板4の素材及び厚みを考慮して決定するためその調整範囲は限られる。
この様に、前記インバータの出力電圧や前記運転周波数fの範囲が限られているなか、同じインバータで大きな吸引力を得るためには、前記送電コイル2bの巻数を増やし前記送電コイルリアクタンスLを大きくすることが望ましい。
しかし、前記送電コイルリアクタンスLを大きくすると前記送電コイル2bのインピーダンスZ=ωLが大きくなり、同じ電圧Vの下で当該送電コイル2bに流れる電流Iが小さくなるという問題がある。
前記送電コイルリアクタンスLや前記運転周波数fの選択によっては、前記給電処理、位置ズレ補正処理又はリセット処理に支障が出る場合も有り得る。
The current I (I = V / ωL, V: coil application voltage, power transmission coil reactance L, ω = 2πf) flowing through the
As described above, in order to obtain a large attractive force with the same inverter while the range of the output voltage of the inverter and the operating frequency f is limited, the number of turns of the
However, when the power transmission coil reactance L is increased, the impedance Z = ωL of the
Depending on the selection of the power transmission coil reactance L and the operating frequency f, there may be a case where the power feeding process, the positional deviation correction process, or the reset process is hindered.
この例は、前記送電コイル2bと個別の共振回路で共振させ、又はより共振に近い状態に前記送電コイル2bの回路インピーダンスを低下させることで、前記各々の処理において前記送電巻線部2のみでは流せなかった大きな電流Iを流すことができ、その結果、前記各々の処理において、前記インバータの限られた出力電圧で前記送電巻線部2に、より大きな吸引力を発生させることができるというものである。
In this example, the
A 電動車両,B 電動車両,
C1 送電(一次)直列共振コンデンサ,C2 受電(二次)並列共振コンデンサ,
F 支持体,P プラットフォーム,S 誘導空間,
T タンク,T1 底壁,
1 受電巻線部,1a コア,1b 受電コイル,
2 送電巻線部,2a コア,2b 送電コイル,
3 磁性ベース,
4 シールド板,
5 路板,6 蓄電池,7 充電器,8 電源,9 インバータ給電装置,
10 シールド側壁,
11 フロート、12 支持フレーム,
13 制動手段,14 アンカー,15 制止部材
A electric vehicle, B electric vehicle,
C1 power transmission (primary) series resonance capacitor, C2 power reception (secondary) parallel resonance capacitor,
F support, P platform, S guidance space,
T tank, T1 bottom wall,
1 power receiving winding part, 1a core, 1b power receiving coil,
2 power transmission winding part, 2a core, 2b power transmission coil,
3 magnetic base,
4 Shield plate,
5 road plate, 6 storage battery, 7 charger, 8 power supply, 9 inverter power supply,
10 shield side wall,
11 float, 12 support frame,
13 Braking means, 14 anchor, 15 stop member
Claims (3)
電動車両が具備する受電巻線部に誘導起電力及び引力を励起させる送電巻線部と、A power transmission winding part that excites an induced electromotive force and an attractive force in a power reception winding part included in the electric vehicle;
前記プラットフォーム下において前記送電巻線部を水平移動可能とする支持体と、A support that allows the power transmission winding portion to move horizontally under the platform;
前記支持体下の中央部に前記送電巻線部を当該送電巻線部の磁気で導く磁性ベースと、A magnetic base for guiding the power transmission winding part to the center part under the support by the magnetism of the power transmission winding part;
前記送電巻線部と前記磁性ベースとの間に介在するシールド板と、A shield plate interposed between the power transmission winding portion and the magnetic base;
前記送電巻線部の運転周波数を変更する運転周波数調整手段とを備え、An operation frequency adjusting means for changing the operation frequency of the power transmission winding part,
前記運転周波数調整手段は、The operating frequency adjusting means is
前記受電巻線部に誘導起電力及び引力を励起させる時に前記送電巻線部で励起された磁気の浸透深さを前記シールド板の材質に応じてその厚みを下回る浸透深さとし、且つ前記送電巻線部を当該送電巻線部の磁気で磁性ベースへ導く時に前記送電巻線部で励起された磁気の浸透深さを前記シールド板の材質に応じてその厚みを上回る浸透深さとするように前記送電巻線部の運転周波数を切り替えることを特徴とする非接触給電装置。The penetration depth of magnetism excited in the power transmission winding portion when exciting the induced electromotive force and attractive force in the power receiving winding portion is set to a penetration depth lower than the thickness according to the material of the shield plate, and the power transmission winding The penetration depth of the magnetism excited by the power transmission winding portion when the wire portion is guided to the magnetic base by the magnetism of the power transmission winding portion so as to exceed the thickness according to the material of the shield plate A non-contact power feeding device that switches an operating frequency of a power transmission winding unit.
電動車両が具備する受電巻線部に誘導起電力及び引力を励起させる送電巻線部と、A power transmission winding part that excites an induced electromotive force and an attractive force in a power reception winding part included in the electric vehicle;
前記プラットフォーム下において前記送電巻線部を水平移動可能とする支持体と、A support that allows the power transmission winding portion to move horizontally under the platform;
前記支持体下の中央部に前記送電巻線部を当該送電巻線部の磁気で導く磁性ベースと、A magnetic base for guiding the power transmission winding part to the center part under the support by the magnetism of the power transmission winding part;
前記送電巻線部と前記磁性ベースとの間に介在するシールド板と、A shield plate interposed between the power transmission winding portion and the magnetic base;
前記送電巻線部の運転周波数を変更する運転周波数調整手段と、Operating frequency adjusting means for changing the operating frequency of the power transmission winding section;
前記送電巻線部及び前記支持体の側方を囲うシールド側壁とを備え、A shield side wall that surrounds the side of the power transmission winding portion and the support,
前記運転周波数調整手段は、The operating frequency adjusting means is
前記受電巻線部に誘導起電力及び引力を励起させる時及び前記送電巻線部を当該送電巻線部の磁気で磁性ベースへ導く時に、前記送電巻線部で励起された磁気の浸透深さを前記シールド側壁の材質に応じてその厚みを下回る浸透深さとするように前記送電巻線部の運転周波数を切り替えることを特徴とする非接触給電装置。The penetration depth of the magnetism excited in the power transmission winding portion when exciting the induced electromotive force and attractive force in the power receiving winding portion and when guiding the power transmission winding portion to the magnetic base by the magnetism of the power transmission winding portion According to the material of the shield side wall, the operating frequency of the power transmission winding part is switched so that the penetration depth is less than its thickness.
電動車両が具備する受電巻線部に誘導起電力及び引力を励起させる送電巻線部と、A power transmission winding part that excites an induced electromotive force and an attractive force in a power reception winding part included in the electric vehicle;
前記プラットフォーム下において前記送電巻線部を水平移動可能とする支持体と、A support that allows the power transmission winding portion to move horizontally under the platform;
前記支持体下の中央部に前記送電巻線部を当該送電巻線部の磁気で導く磁性ベースと、A magnetic base for guiding the power transmission winding part to the center part under the support by the magnetism of the power transmission winding part;
前記送電巻線部と前記磁性ベースとの間に介在するシールド板と、A shield plate interposed between the power transmission winding portion and the magnetic base;
前記送電巻線部の運転周波数を変更する運転周波数調整手段と、Operating frequency adjusting means for changing the operating frequency of the power transmission winding section;
前記送電巻線部及び前記支持体の側方を囲うシールド側壁とを備え、A shield side wall that surrounds the side of the power transmission winding portion and the support,
前記運転周波数調整手段は、The operating frequency adjusting means is
前記受電巻線部に誘導起電力及び引力を励起させる時に前記送電巻線部で励起された磁気の浸透深さを前記シールド板の材質に応じてその厚みを下回る浸透深さとし、且つ前記送電巻線部を当該送電巻線部の磁気で磁性ベースへ導く時に前記送電巻線部で励起された磁気の浸透深さを前記シールド板の材質に応じてその厚みを上回る浸透深さとするように前記送電巻線部の運転周波数を切り替えると共に、The penetration depth of magnetism excited in the power transmission winding portion when exciting the induced electromotive force and attractive force in the power receiving winding portion is set to a penetration depth lower than the thickness according to the material of the shield plate, and the power transmission winding The penetration depth of the magnetism excited by the power transmission winding portion when the wire portion is guided to the magnetic base by the magnetism of the power transmission winding portion so as to exceed the thickness according to the material of the shield plate While switching the operating frequency of the power transmission winding part,
前記受電巻線部に誘導起電力及び引力を励起させる時及び前記送電巻線部を当該送電巻線部の磁気で磁性ベースへ導く時に、前記送電巻線部で励起された磁気の浸透深さを前記シールド側壁の材質に応じてその厚みを下回る浸透深さとするように前記送電巻線部の運転周波数を切り替えることを特徴とする非接触給電装置。The penetration depth of the magnetism excited in the power transmission winding portion when exciting the induced electromotive force and attractive force in the power receiving winding portion and when guiding the power transmission winding portion to the magnetic base by the magnetism of the power transmission winding portion According to the material of the shield side wall, the operating frequency of the power transmission winding part is switched so that the penetration depth is less than its thickness.
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