JP6804001B1 - 車両給電装置及び路盤ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】充電時に一次コイルや周辺が高温になることを抑制する。【解決手段】車両給電装置は路盤ユニット４を地表面に埋設している。路盤ユニット４は天板８を設けた上段部１３と下段部１４を積層した。上段部１３は、一次コイル３を移動可能に収納した中空の一次コイル移動エリア１２と、その周囲の圧縮部材１６と、を有する。下段部１４には、圧縮部材１６を支持する荷重支持用円柱体２３ａと電気自動車１の荷重を受けて一次コイル３の発熱を地中に放熱する冷却用円柱体２３ｂとを有する。下段部１４における複数の冷却用円柱体２３ｂは、上端部が上下仕切り板２１を貫通して一次コイル移動エリア１２に露出し、下端部は底板９に固定されている。一次コイル３に通電すると誘導電流が発生して発熱し一次コイル移動エリア１２内に熱が伝わるが、冷却用円柱体２３ｂ及び底板９を介して地中に放熱させる。【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車等の車両に非接触で給電する車両給電装置及び路盤ユニットに関する。

従来、電気自動車に備えられたバッテリーに充電する場合、駐車場等に設けた給電装置のコネクタを電気自動車のコネクタに接続して充電していた。コネクタ同士の接続は手作業で行うためヒューマンエラーや接続の不具合や充電時に感電する危険性等があった。しかも、長期間に亘ってコネクタ同士の接続と離脱を繰り返すことでコネクタが劣化すると交換する必要があった。

これらの不便を改善する技術として非接触型の電力供給システムが提案されている。例えば特許文献１や２に記載された車両の非接触給電装置では、地上に給電装置の一次コイルを設置し電気自動車の底部に二次コイルを装着させる。そして、一次コイルに電流を流して誘導電流を発生させて二次コイルに発生する電力を蓄電池に充電している。この場合、充電効率を向上させるために電気自動車の二次コイルを一次コイルの真上にくるよう停車させる必要がある。

しかしながら、特許文献１に記載された電力供給システムでは、一次コイルの真上に電気自動車の二次コイルを対向して配設する際、二次コイルの位置がずれると充電ロスが発生する。例えば、運転者の運転の巧拙によって電気自動車の停車位置が地上の一次コイル設置位置からずれてしまうことがある。また、車両の大きさの違いや車種の違い、前向き駐車と後ろ向き駐車の違い等によって駐車位置がずれてしまうことがある。そのため、地上の一次コイルの設置場所に二次コイルが対向して位置するように電気自動車の停車位置を制御することは困難であった。

また、特許文献２に記載された電力供給システムは立体駐車場における充電システムであり、電気自動車をエレベータの昇降リフトで持ち上げて横行トレイで駐車室に入庫させる。横行トレイに設けた４個の検出器と一次コイルを移動させて電気自動車に搭載した二次コイルを検知し、一次コイルを二次コイルに対応する位置に移動させて一次コイルの電磁誘導波によって二次コイルに電力を発生させる。

特開平８−３３１１２号公報 特許第５５５９５１８号公報

しかしながら、特許文献１や２に記載された電力供給システムでは、一次コイルに誘導電流を発生させて二次コイルに電力を発生させる際、一次コイルが発熱する。このような非接触の充電装置を繰り返して使用すると一次コイルやその周辺の機器や部材が高温になるため比較的短時間で劣化する恐れがある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、充電時に一次コイルや周辺が高温になることを抑制できる車両給電装置及び路盤ユニットを提供することを目的とする。

本発明による車両給電装置は、車両の外部に設けられた一次コイルから車両に設置された二次コイルに非接触で給電する車両給電装置であって、前記一次コイルを収納した箱状の路盤ユニットが設けられ、前記路盤ユニットは、車両を搭載させる天板と、前記天板の下側に配設され、前記一次コイルを前記二次コイルに対向する位置まで移動可能な中空の一次コイル移動エリアが設置された上段部と、前記上段部の下側に配設された中空の下段部と、前記下段部内に底部まで配設され且つ前記上段部の一次コイル移動エリアに露出していて前記一次コイルで生じた熱を地中に放熱する放熱部材と、を備え、前記下段部内では前記放熱部材の周囲を冷却用媒体が流通していることを特徴とする。
本発明によれば、路盤ユニット上に電気自動車を搭載させ、路盤ユニット内の一次コイルに通電して誘導電流を発生させて電気自動車の二次コイルに電力を発生させると一次コイルが発熱するが、一次コイルの熱は放熱部材によって冷却することができる。

また、除熱部は、一次コイルの下側に配設されていて一次コイルで生じた熱を地中に放熱する放熱部材であることが好ましい。
路盤ユニット内の一次コイルに通電して誘導電流を発生させて電気自動車の二次コイルに電力を発生させると一次コイルが発熱するが、この熱は一次コイルの下側に配設した放熱部材を通して地中に放熱できる。

また、除熱部は、一次コイルを冷却する冷却用気体の流通路であることが好ましい。
路盤ユニット内に冷却用気体を流通させて一次コイルに接触して冷却すると冷却効率が高い。

また、路盤ユニットには一次コイルを二次コイルに対向する位置まで移動可能な中空の一次コイル移動エリアが設置され、放熱部材は一次コイル移動エリアに露出していることが好ましい。
一次コイルが励磁されて発熱すると一次コイル移動エリアの空間内の空気中に熱が伝搬するが、放熱部材を一次コイル移動エリア内に露出させているので効率的に地中に放熱できる。

また、放熱部材は路盤ユニットの底部を貫通して地中に延びていることが好ましい。
放熱部材が路盤ユニットの底部を貫通して地中に延びていると、一次コイルの熱を放熱部材を介して地中に放熱できる上に、路盤ユニットの経時劣化や地震等があっても路盤ユニットが地盤に対して位置ずれすることを放熱部材によって阻止できる。

また、路盤ユニットは、一次コイルを二次コイルに対向する位置まで移動可能な中空の一次コイル移動エリアが設置された上段部と、放熱部材が配設された下段部と、下段部内で放熱部材の周囲を流通する冷却用媒体と、を備えていてもよい。
一次コイルが発熱しても、放熱部材を介して地中に放熱できる上に、冷却用媒体を放熱部材の周囲に流通させることで放熱部材と熱交換して冷却することができる。

また、路盤ユニットが複数設けられ、路盤ユニット同士は下段部に設けられた開口を通して直接または連結管を介して接続され、複数の路盤ユニットの下段部内を冷却用媒体が流通するようにしてもよい。
電気自動車等の複数の車両を複数の路盤ユニットにそれぞれ搭載して非接触充電する際、路盤ユニットの下段部において開口を通して直接または連結管を介して接続された複数の路盤ユニットに冷却用媒体を流通させることで、これらの路盤ユニット内の放熱部材をそれぞれ冷却することができる。

また、放熱部材の近傍には熱交換器が配設されていてもよい。
内部を冷却用媒体が流通する熱交換器によって放熱部材と熱交換することによって放熱部材を冷却できる。
また、冷却媒体の流通路には一次コイルに電流を供給する電気配線が設置されていてもよい。
路盤ユニットにおける冷却媒体の流通路に電気配線を設置することで、電気配線を別個に設置する必要がなく、冷却媒体の流通路と電気配線の設置部とを共通化できる。
なお、冷却用媒体は空気、水または不凍液等であることが好ましい。

本発明による路盤ユニットは、箱状に形成された路盤ユニットであって、車両を搭載させる天板と、前記天板の下側に配設されていて、前記車両に設けた二次コイルに非接触で給電するための一次コイルを前記二次コイルに対向する位置まで移動可能な中空の一次コイル移動エリアが設置された上段部と、前記上段部の下側に配設された中空の下段部と、前記下段部内に底部まで配設され且つ前記上段部の一次コイル移動エリアに露出していて前記一次コイルで生じた熱を地中に放熱する放熱部材と、を備え、前記下段部内では前記放熱部材の周囲を冷却用媒体が流通していることを特徴とする。
本発明によれば、路盤ユニットの天板上に電気自動車を搭載させ、天板の下側の一次コイルに通電して誘導電流を発生させて電気自動車の二次コイルに電力を発生させると一次コイルが発熱するが、一次コイルの熱は放熱部材によって冷却することができる。

本発明による車両給電装置及び路盤ユニットは、車両の二次コイルに給電する際、一次コイルに通電して発熱しても路盤ユニット内に設けた除熱部によって一次コイルを冷却できる。

本発明の第一実施形態による路盤ユニットを備えた車両給電装置の側面図である。 図１に示す車両給電装置の背面図である。 路盤ユニットの要部斜視図である。 図３に示す路盤ユニットの上段部を示す水平断面図である。 路盤ユニットの下段部を示す水平断面図である。 車両給電装置のブロック図である。 第一実施形態による車両給電装置の変形例による側面図である。 第二実施形態による車両給電装置の路盤ユニットの下段部の水平断面図である。 第二実施形態の変形例による路盤ユニットの下段部の水平断面図である。 第三実施形態による路盤ユニットの下段部の水平断面図である。 第四実施形態による路盤ユニットの下段部の水平断面図である。 第四実施形態の変形例による路盤ユニットの下段部の水平断面図である。 第五実施形態による路盤ユニットの下段部の水平断面図である。 第六実施形態による路盤ユニットを示すもので、（ａ）は下段部の水平断面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 第七実施形態による車両給電装置の断面図である。

以下、本発明の各実施形態による電気自動車の車両給電装置について添付図面により説明する。
図１乃至図６により、第一実施形態による電気自動車１(車両)の車両給電装置２について説明する。本実施形態による電気自動車１の車両給電装置２は、図１及び図２に示すように、例えば駐車場や道路の路面やガソリンスタンドの舗装面等において、一次コイル３を収納した路盤ユニット４の上に二次コイル５を設置した電気自動車１を駐車させて非接触で電力を充電させるものである。電気自動車１の底部に４本のタイヤ７が設けられ、これらタイヤ７の間の底部に二次コイル５が設置されている。二次コイル５には不図示の充電池が接続されている。

路盤ユニット４は例えば地表面に埋設されている。路盤ユニット４は、図３に示すように例えば四角形箱状に形成され、上面に天板８が設置され、底面に底板９、側面に主桁１０及び端板１１が設けられている。路盤ユニット４の天板８の内側には後述する一次コイル移動エリア１２が中空形状に形成されている。天板８は電気自動車１を停車させて一次コイル３で励起される誘導電流を通過させ且つ磁性を帯びない特性を有する非磁性体等で構成され、例えば強化プラスチックや強化ガラス等からなっている。

路盤ユニット４は地中に埋設され、天板８は地表面に露出している。或いは、天板８の表面がアスファルトで被覆されていてもよい。路盤ユニット４の主桁１０及び端板１１、底板９はコンクリートで覆われて固定されていてもよい。路盤ユニット４は雨水や洗浄水等がかかっても内部に漏水しないように水密にシールされている。天板８には滑り止め用のスリットや凹凸が所定間隔で形成されていてもよい。
主桁１０、端板１１は例えばステンレスやアルミ等の金属製とされているが、合成樹脂、ＧＦＲＰ(ガラス繊維強化プラスチック)、ＣＦＲＰ(炭素繊維強化プラスチック)等でもよい。底板９は後述するように一次コイル３の発熱を地中に放熱できるように熱伝導性の良い材質が好ましい。しかも、底板９は電気自動車１や路盤ユニット４の荷重を受けるため、高強度で熱伝導性の良いステンレスやアルミ等の金属部材を採用することが好ましい。

図１及び図２に示すように、路盤ユニット４は天板８と底板９の間が上段部１３と下段部１４との上下二段に分かれて構成されている。上段部１３と下段部１４とは例えば金属製の上下仕切り板２１によって仕切られている。上下仕切り板２１も熱伝導性の良いステンレスやアルミ等で構成されていることが好ましい。上段部１３において、天板８の下側の中央には中空の一次コイル移動エリア１２が設置され、その周囲には電気自動車１のタイヤ７が載置されて荷重を受ける圧縮部材１６が設けられている。
圧縮部材１６はモルタルやコンクリート等が充填されている。圧縮部材１６と一次コイル移動エリア１２との境界には仕切り板１７が四辺に沿って配設されている。四辺の仕切り板１７は一次コイル３で発生する電磁波を遮断するもので、例えばアルミ、セラミック、アモルファス金属等の非磁性体からなる。

図４に示す上段部１３において、一次コイル移動エリア１２の内部には、長辺の主桁１０に平行で対向する一対の仕切り板１７に沿って設置された移動ガイドレール１８と一対の移動ガイドレール１８間に直交して架け渡された一対の可動ガイドレール１９とが設置されている。一対の可動ガイドレール１９の両端には移動ガイドレール１８上をスライド移動可能な走行部１５が設置され、可動ガイドレール１９上には一次コイル３を搭載した台車２０がスライド移動可能に設置されている。移動ガイドレール１８と可動ガイドレール１９は互いに直交するＸ軸及びＹ軸方向に延びている。

そのため、一次コイル３を搭載した台車２０は水平面内で可動ガイドレール１９に沿ってＸ軸方向にスライド移動可能であり、更に台車２０を備えた可動ガイドレール１９は移動ガイドレール１８に沿ってＹ軸方向にスライド移動可能である。図２に示すように、可動ガイドレール１９は長手方向に連続する凹凸をなすラックが形成され、台車２０の下部には車輪としてラックに噛合するギア２０ａが設置されている。
これにより、台車２０に搭載された一次コイル３は一次コイル移動エリア１２内の任意の位置における二次コイル５に対向する位置に移動可能である。路盤ユニット４の外部（または内部）には電源２２が設置され、電気配線ｗ(有線)が下段部１４内に配設されて上下仕切り板２１に設けた穴部２１ａを通して上段部１３の一次コイル３に接続されている。

図１、２及び図５に示す下段部１４において、上段部１３の圧縮部材１６の下側には柱体として、例えば円柱状の荷重支持用円柱体２３ａが所定間隔で複数設置され、電気自動車１の荷重と圧縮部材１６の荷重を受けて支持している。また、柱体として、一次コイル移動エリア１２の下側には荷重支持及び冷却を行う冷却用円柱体２３ｂが所定間隔で複数設置されている。
冷却用円柱体２３ｂは一次コイル３の励磁作用によって発生する発熱を地中に放熱するため、上下仕切り板２１を貫通して一次コイル移動エリア１２内に露出している。なお、柱体は上述した荷重支持用円柱体２３ａや冷却用円柱体２３ｂ等の円柱体だけでなく、角柱体等、適宜の形状のものを採用できる。

これら荷重支持用円柱体２３ａ及び冷却用円柱体２３ｂは上下仕切り板２１及び底板９の間に所定間隔を開けて設定されている。そのため、一次コイル３が励磁して発熱した際、この熱を荷重支持用円柱体２３ａ及び冷却用円柱体２３ｂの間隙を通して分散でき、冷却用円柱体２３ｂ及び底板９を介して地中に放熱することができる。
そのため、荷重支持用円柱体２３ａはステンレスやアルミ等の金属製、樹脂、ＧＦＲＰ、ＣＦＲＰ等でもよいし、円筒内にコンクリート等の圧縮性の良い材料を充填してもよい。冷却用円柱体２３ｂはステンレスやアルミ等の熱伝導率のよい材質を用いることが好ましい。

路盤ユニット４の天板８の表面には一対の車止め２５が設置されている。車止め２５の前方には二次コイル５の位置を検出して一次コイル３の位置を移動調整するためのコンソールユニット(操作盤)２６が設置されている。
電気自動車１を前止めまたは後ろ止めすることで、前輪または後輪の２つのタイヤ７を車止め２５に当接させるか、またはその近傍に配設することができる。これによって、車種に関わらず４つのタイヤ７の中間の底部に設置された二次コイル５は一次コイル移動エリア１２に対向する位置に配設することができる。

コンソールユニット２６及び車止め２５にタイヤ７の位置を検知するためのセンサー２７ａ、２７ｂがそれぞれ設けられている。センサー２７ａ、２７ｂは例えば赤外線やレーザ光等の光学式センサーや無線センサー、或いはカメラによる画像認識システム等によってタイヤ７の位置を検出する。また、車止め２５のセンサー２７ｂによって電気自動車１の底部に設置された二次コイル５の位置を直接検出することができる。
車止め２５のセンサー２７ｂがタイヤ７に邪魔されて二次コイル５を検出できない場合には、両方のセンサー２７ａ、２７ｂによるタイヤ７の位置と予めコンソールユニット２６に入力された車種等との関係で、コンソールユニット２６によって自動的に二次コイル５の位置を演算して検出する。なお、コンソールユニット２６及びそのセンサー２７ａと車止め２５のセンサー２７ｂは二次コイル５の検出部に含まれる。

図６のブロック図に示すように、コンソールユニット２６では、センサー２７ａ、２７ｂで検知した電気自動車１のタイヤ７の位置と手入力した車種等の情報から二次コイル５の位置を演算等で検知し、台車２０内に設けた制御部３０（コンソールユニット２６に設けてもよい）に指示信号を出力する。台車２０の制御部３０では、コンソールユニット２６からの指示信号により台車２０内のモータＭ１を駆動させてギア２０ａを可動ガイドレール１９に沿ってＸ軸方向に移動させる。
台車２０内の制御部３０は一対の走行部１５内に設けたモータＭ２を同期して駆動させて、可動ガイドレール１９を台車２０と共に移動ガイドレール１８に沿ってＹ軸方向に移動させる。これにより、コンソールユニット２６で演算した二次コイル５の位置、または車止め２５のセンサー２７ｂで検出した二次コイル５の位置に対向する真下に台車２０に搭載した一次コイル３を移動させることができる。

なお、車種の認識について、手動で入力する方式に代えて、コンソールユニット２６のセンサー２７ａによって車種を自動的に認識してもよい。或いは、二次コイル５の位置をセンサー２７ａ、２７ｂまたは路盤ユニット４に埋め込んだ他のセンサーで認識してコンソールユニット２６から台車２０の制御部３０に一次コイル３の移動位置を指示する指示信号を出力するようにしてもよい。
また、コンソールユニット２６は商用の無人レジスターとしてもよいし、スマートフォン等を活用したスマートキーボックスとしてもよい。或いは、コンソールユニット２６は遠隔地からのリモートコントロールを受けて集中管理室から管理されてもよい。また、コンソールユニット２６に車種等を手入力で入力する際、ＩＤとパスワードを入力させるようにしてもよい。

本実施形態による電気自動車１の車両給電装置２は上述した構成を備えているから、設置に際して路盤ユニット４を地中に埋設して底板９、主桁１０及び端板１１を地中またはコンクリートで固定させ、地表面に天板８を露出させる。
電気自動車１に対する充電時には、図１及び図２に示すように、路盤ユニット４の天板８上に電気自動車１を移動させて入庫させ、車止め２５またはその近傍に前のタイヤ７または後ろのタイヤ７を位置決めする。予め車種が入力されていない場合には、運転者等が車種をコンソールユニット２６に手入力する。そして、センサー２７ａ、２７ｂによって検出した４つのタイヤ７の位置と車種との関係で電気自動車１の底部に設置した二次コイル５の位置を演算で割り出す。或いは、車止め２５のセンサー２７ｂで二次コイル５の位置を検出してもよい。また、二次コイル５から発信する微弱な電波をセンサー２７ａまたはセンサー２７ｂによって検出して二次コイル５の位置を特定してもよい。

コンソールユニット２６から二次コイル５の位置に対応する指示信号を出力して一次コイル３を搭載した台車２０内の制御部３０によってモータＭ１及びモータＭ２を駆動手段として駆動制御する。図４に示すように、モータＭ１の駆動によって、一次コイル３を搭載した台車２０を可動ガイドレール１９に沿ってＸ軸方向に移動させる。また、走行部１５のモータＭ２の駆動によって、一対の走行部１５を同期して移動ガイドレール１８に沿って移動させることで、台車２０を含む可動ガイドレール１９をＹ軸方向に移動させる。
これらモータＭ１及びモータＭ２の駆動によって台車２０に搭載した一次コイル３を、一次コイル移動エリア１２内で二次コイル５に対向する真下に移動させて停止させる。

この状態で、電源２２から一次コイル３に電流を流すことで一次コイル３を励磁させて誘導電流を発生させ、これを二次コイル５で受けて効率的に電力を発生させ、二次コイル５に接続した充電池に電力を充電させる。なお、経時的に路盤ユニット４内の一次コイル３が劣化若しくは一次コイル３を含む機器が陳腐化した場合には、天板８を外して地上側から一次コイル３の交換が可能である。充電終了後に、運転者は電気自動車１を出庫させて走行可能である。
なお、一次コイル３を励磁させる際に発熱するが、冷却用円柱体２３ｂが上下仕切り板２１を貫通して一次コイル移動エリア１２内に露出している。そのため、一次コイル３の発熱は一次コイル移動エリア１２内の空気を介して冷却用円柱体２３ｂに伝達され、更に冷却用円柱体２３ｂから熱伝導性の高い底板９に伝達して地中に放熱することができる。そのため、一次コイル３や周辺の機器が高温になって経時的に劣化するのを抑制できる。

上述したように本実施形態による電気自動車１の車両給電装置２によれば、一次コイル３を含む路盤ユニット４はユニット化されており、地面を掘って路盤ユニット４を埋設してコンクリート等で固めることで固定設置できる。
また、コンソールユニット２６や車止め２５に設けたセンサー２７ａ、２７ｂによって電気自動車１の底部に設けた二次コイル５の位置を検知し、一次コイル３を一次コイル移動エリア１２内で二次コイル５に対向する真下位置に移動させることができる。これによって、一次コイル３で発生する誘導電流を二次コイル５で効率的に電力に変換させることができる。
また、一次コイル３は通電して誘導電流を発生させることで発熱するが、この発熱を一次コイル移動エリア１２内に露出する冷却用円柱体２３ｂ及び冷却用円柱体２３ｂに連結された底板９を介して地中に放熱できる。そのため、一次コイル３や周辺の機器等が高温になって経時的に劣化するのを抑制できる。

以上、本発明の第一実施形態による電気自動車１の車両給電装置２について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。
以下に、本発明の他の実施形態や変形例等について説明するが、上述の実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。

次に第一実施形態による電気自動車１の車両給電装置２の変形例について図７により説明する。
本変形例では、路盤ユニット４の下段部１４に設置した冷却用円柱体２３ｂは、上端部が上下仕切り板２１を貫通して一次コイル移動エリア１２に露出している。しかも、この冷却用円柱体２３ｂは下部が底板９を貫通して地中に延びている。そのため、一次コイル３で発生した熱は冷却用円柱体２３ｂから底板９を介して地中に放熱されるだけでなく、底板９から地中に延びる冷却用円柱体２３ｂによって直接地中に放熱できる。そのため、本変形例によれば、一次コイル３の発熱はより一層効率的に地中に放熱し、冷却できる。

また、地中に埋設された路盤ユニット４は経年劣化で地中のコンクリートとの結合強度が低下する。しかも路盤ユニット４の天板８の上で繰り返し電気自動車１を移動させると、地盤に対してズレを生じることがある。また、路盤ユニット４と地中のコンクリートとの結合強度が低下した状態で地震等が発生すると、位置ずれして隙間が発生したり、湧水が湧き出たりするおそれが生じる。
これに対し、本変形例による路盤ユニット４によれば、冷却用円柱体２３ｂは底板９を貫通して地中に延びているため地盤との結合強度が強く、電気自動車１が繰り返し搭載されたり地震等が発生したりしても位置ずれを生じにくい。

次に本発明の第二実施形態による電気自動車１の車両給電装置２Ａについて図８により説明する。
図８は第二実施形態による車両給電装置２Ａの路盤ユニット４Ａの下段部１４の水平断面図である。路盤ユニット４Ａの下段部１４において、対向する一方の主桁１０には冷却用媒体として例えば空気を下段部１４内に流入させる開口として流入口３３ａが形成され、他方の主桁１０には下段部１４内から空気を流出させる開口として流出口３３ｂが形成されている。下段部１４内には荷重支持用円柱体２３ａ及び冷却用円柱体２３ｂが所定間隔で配設されている。
なお、流入口３３ａと流出口３３ｂはそれぞれ端板１１に設けてもよいし、流入口３３ａ及び流出口３３ｂの一方を主桁１０に、他方を端板１１に設けてもよい。

そのため、流入口３３ａから下段部１４内に流入する空気流は、荷重支持用円柱体２３ａの間を流れる。そして、空気流は一次コイル移動エリア１２の下側に流通して一次コイル３の熱が伝達される複数の冷却用円柱体２３ｂの周囲を流れて熱交換し、冷却用円柱体２３ｂの熱を奪い冷却する。熱交換された空気流は一次コイル移動エリア１２の下側を外れた後、荷重支持用円柱体２３ａの間を流れて流出口３３ｂから地中に放出される。
なお、下段部１４に流通させる空気流は自然換気してもよいし、流入口３３ａ及び流出口３３ｂの少なくとも一方にファンを設けて強制的に送風して換気してもよい。また、冷却用媒体として空気に換えて水や不凍液や触媒等の液体を用いてもよい。本実施形態による路盤ユニット４は液密にシールされているため、下段部１４内を冷却する水流や不凍液等の流体が外部に漏れることを防止できる。

冷却用媒体として空気、水や不凍液等の気体や液体を用いた場合、流入口３３ａと流出口３３ｂを循環用接続パイプ(図示せず)で接続して循環用接続パイプを地中に埋設してもよい。熱交換した空気や流体は循環用接続パイプを地中に埋設することで循環する途中で熱交換して地中に放熱できる。これらの流体もプロペラやファン等で強制的に流通させてもよい。或いは、流入口３３ａと流出口３３ｂをそれぞれ接続パイプに接続して流入口３３ａをポンプ等に接続し、流出口３３ｂを地上の外気等に排出させるようにしてもよい。また、冷却用媒体が液体の場合には排水路に排水させてもよい。これらの構成について、以下に説明する他の実施形態においても採用できる。

次に、図９は第二実施形態の変形例による路盤ユニット４Ａを示す下段部１４の図である。
本変形例では、路盤ユニット４Ａの一方の主桁１０（または端板１１）に流入口３３ａを複数個、例えば２個設け、他方の主桁１０（または端板１１）にも流出口３３ｂを複数個、例えば２個設けている。
このような構成を採用すれば、各流入口３３ａから下段部１４内に流入する空気や水や不凍液等の総流量を図８の場合より増大させることができる。例えば、空気等の流体は各２個の荷重支持用円柱体２３ａの間を分岐した流れで流れ、一次コイル移動エリア１２の下側に流通して複数の冷却用円柱体２３ｂの周囲を流れて熱交換し、冷却する。熱交換された空気等の流体は冷却用円柱体２３ｂの領域を外れた後、荷重支持用円柱体２３ａの間を流れて個々の流出口３３ｂから放出される。本変形例によれば、各冷却用円柱体２３ｂの間を流れる空気、水や不凍液等の流量を増大させて熱交換速度を向上できる。

次に本発明の第三実施形態による電気自動車１の車両給電装置２Ｂについて図１０により説明する。
図１０に示す車両給電装置２Ｂでは、複数、例えば２つの路盤ユニット４Ｂが互いに主桁１０同士を当接させて配設されており、複数の電気自動車１の充電を同時に行うことができる。この場合、１つの電源２２から電気配線ｗを分岐させて各路盤ユニット４Ｂの下段部１４から上下仕切り板２１の穴部２１ａを通して各一次コイル３にそれぞれ接続できる。また、本実施形態では、路盤ユニット４Ｂにおける下段部１４の各主桁１０にそれぞれ複数、例えば２個の流入口３３ａと流出口３３ｂが形成され、接続された主桁１０同士では、一方の流出口３３ｂと他方の流入口３３ａがそれぞれ直接接続されている。なお、互いに当接する流出口３３ｂ及び流入口３３ａに略筒状のシール部材等を装着して冷却用媒体が漏洩することを防止できる。

そして、一方の路盤ユニット４Ｂの２個の流入口３３ａから冷却用媒体をそれぞれ流入させ、複数の冷却用円柱体２３ｂをそれぞれ冷却する。そして、冷却用媒体は互いに当接する主桁１０同士の流出口３３ｂ及び流入口３３ａを経由して他方の路盤ユニット４Ｂの複数の冷却用円柱体２３ｂをそれぞれ冷却させ、２個の流出口３３ｂからそれぞれ排出させる。
２つの下段部１４内を、空気、水や不凍液等の冷却用媒体を流して各下段部１４内の高温となった冷却用円柱体２３ｂを熱交換して効率的に冷却することができる。

次に本発明の第四実施形態による電気自動車１の車両給電装置２Ｃについて図１１により説明する。
本実施形態では、複数、例えば２つの路盤ユニット４Ｃを互いに離間して設け、各路盤ユニット４Ｃの対向する主桁１０（または端板１１）にそれぞれ複数個、例えば２個の流入口３３ａと流出口３３ｂを設けた。２つの路盤ユニット４Ｃの隣り合う主桁１０において、各流出口３３ｂと流入口３３ａ同士を連結管３５でそれぞれ連結している。
そのため、一方の路盤ユニット４Ｃの各流入口３３ａから流入した空気、水や不凍液等の冷却用媒体はそれぞれ荷重支持用円柱体２３ａの間を通って複数の冷却用円柱体２３ｂをそれぞれ冷却する。そして、冷却用媒体は、荷重支持用円柱体２３ａの間を経由して連結管３５を通り、次の路盤ユニット４Ｃ内に流入して同様に複数の冷却用円柱体２３ｂをそれぞれ冷却する。

本実施形態によれば、路盤ユニット４同士を離間して設置できるため電気自動車１の天板８上への進入及び退出と駐車が容易であり、しかも共通の冷却用媒体を連結管３５を介して複数の路盤ユニット４Ｃ内に流入させてそれぞれの冷却用円柱体２３ｂを効率的に冷却できる。

次に第四実施形態による電気自動車１の車両給電装置２Ｃの変形例について図１２により説明する。
本実施形態による車両給電装置２Ｃによれば、上述した第四実施形態の路盤ユニット４Ｃと同一の構成を有している。これに加えて本変形例では、電源２２から延びる電気配線ｗを一方の路盤ユニット４Ｃの主桁１０の一方の流入口３３ａから下段部１４内に配設し、上下仕切り板２１の穴部２１ａを通して上段部１３の一次コイル３に接続させる。更に電気配線ｗは流出口３３ｂから連結管３５を介して隣接する路盤ユニット４Ｃの下段部１４内に延設し、上下仕切り板２１の穴部２１ａを通して上段部１３の一次コイル３に接続させる。

本変形例によれば、冷却用媒体を流通させる路盤ユニット４Ｃの流入口３３ａ、流出口３３ｂ、連結管３５等の流通路に電源２２の電気配線ｗも挿通させて電源系統も除熱系統に統一できるため、別個に電気配線用の穴を設ける必要がない。

次に第五実施形態による電気自動車１の車両給電装置２Ｄについて図１３により説明する。
本実施形態による車両給電装置２Ｄでは、路盤ユニット４Ｄの除熱系統として、主桁１０（端板１１でもよい）の流入口３３ａ及び流出口３３ｂの間を流通して冷却用円柱体２３ｂを冷却する冷却用流体の流路に代えて、管状の熱交換器３８を設けた。熱交換器３８内には冷却用媒体として空気、水、不凍液等が流通している。熱交換器３８の構成の一例を説明すると、本実施形態における路盤ユニット４Ｄは対向する主桁１０にそれぞれ複数個、例えば２個の流入口３３ａと流出口３３ｂが形成されている。
一方の流入口３３ａから進入する管状の熱交換器３８ａは下段部１４内で主桁１０に平行に配列された冷却用円柱体２３ｂを囲うようにＵ字状に蛇行して配設されて、一方の流出口３３ｂから外部に排出される。冷却用円柱体２３ｂは例えば２列であり、その間に配設された熱交換器３８ａは穴部２１ａを挟んで逆Ｕ字状に形成されている。

そして、他方の流入口３３ａから進入する管状の熱交換器３８ｂは主桁１０に平行な冷却用円柱体２３ｂを囲うように、熱交換器３８ａとは逆方向にＵ字状に蛇行して配設され、他方の流出口３３ｂから外部に排出される。これによって、各列の冷却用円柱体２３ｂは２本の熱交換器３８ａ、３８ｂで挟まれているため、熱交換による冷却用円柱体２３ｂの冷却効率が高くて均一である。
なお、本実施形態による路盤ユニット４Ｄを主桁１０または端板１１同士を当接させて、或いは離間させて複数配設してもよい。この場合には、各路盤ユニット４Ｄにおける流入口３３ａ、流出口３３ｂを通して熱交換器３８を延接させることで、各路盤ユニット４Ｄの冷却用円柱体２３ｂの除熱効率を向上させることができる。
なお、路盤ユニット４Ｄ内に配設する熱交換器３８は２本に限らず、適宜の本数を配設することができる。

次に、本発明の第六実施形態による電気自動車１の車両給電装置２Ｅについて図１４（ａ）、（ｂ）により説明する。
図１４（ａ）、（ｂ）に示す路盤ユニット４Ｅの下段部１４では、上段部１３の圧縮部材１６の下側に荷重支持用円柱体２３ａは設けられていない。下段部１４では主桁１０と平行な方向に所定間隔で板状の中主桁４０が配設され、端板１１に平行な方向に所定間隔で板状の縦リブ４１が配設されている。中主桁４０と縦リブ４１は下段部１４の全体に直交する格子状に配設されて電気自動車１や圧縮部材１６等の荷重を受けている。

上段部１３の一次コイル移動エリア１２の下側の下段部１４には、上下仕切り板２１を介して冷却用円柱体２３ｂが所定間隔で配設されており、冷却用円柱体２３ｂは上端部が上下仕切り板２１を貫通して一次コイル移動エリア１２に露出している。
本実施形態による電気自動車１の車両給電装置２Ｅにおいても、下段部１４による電気自動車１等の荷重支持効果が高く、一次コイル３の励磁による発熱は冷却用円柱体２３ｂ及び底板９を通して地中に放熱できる。
なお、本実施形態による路盤ユニット４Ｅにおいて、各中主桁４０及び縦リブ４１に設けた穴部を通して熱交換器３８を配設することで、除熱効率を高めることができる。

次に、本発明の第七実施形態による電気自動車１の車両給電装置２Ｆについて図１５により説明する。
図１５に示す路盤ユニット４Ｆの下段部１４では、対向する主桁１０に空気等の冷却用気体を流通させる流入口３３ａと流出口３３ｂがそれぞれ形成されている。しかも、上下仕切り板２１には上段部１３の一次コイル移動エリア１２と下段部１４とを連通する副流入口４４ａと副流出口４４ｂが形成されている。
そのため、流入口３３ａから下段部１４内に流入する冷却用気体は冷却用円柱体２３ｂを通過して流出口３３ｂから排気されると共に、副流入口４４ａから一次コイル移動エリア１２内にも流入して一次コイル３を直接冷却して副流出口４４ｂから下段部１４に排気される。これによって、一次コイル３の冷却効率が一層向上する。

なお、上述した第七実施形態による車両給電装置２Ｆの路盤ユニット４Ｆにおいて、冷却用円柱体２３ｂを設置しなくてもよい。この場合、下段部１４と上段部１３の一次コイル移動エリア１２を流れる冷却用気体によって一次コイル３を冷却できる。この冷却用気体の流通路は、主桁１０の流入口３３ａから下段部１４、副流入口４４ａ、一次コイル移動エリア１２、副流出口４４ｂ、下段部１４、流出口３３ｂで形成される。

上述した各実施形態や変形例による電気自動車１の車両給電装置２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆは路盤ユニット４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆを上段部１３と下段部１４を積層した長方形箱状に形成したが、正方形状や円形や楕円形状等の適宜外形の箱状を採用できる。路盤ユニット４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ上に電気自動車１を搭載して、一次コイル３から非接触で電気自動車１の底部の二次コイル５に給電できれば良い。

なお、冷却用円柱体２３ｂは、上端部が上下仕切り板２１を貫通して一次コイル移動エリア１２に露出する構成と下端部が底板９を貫通して地中に露出または突出する構成のいずれか一方または両方を有していればよい。或いは、冷却用円柱体２３ｂは上下仕切り板２１と底板９の両方を貫通しない構成を有していてもよい。この場合でも、冷却用円柱体２３ｂと熱伝導性の良い上下仕切り板２１及び底板９を介して、一次コイル３の発熱が地中に放出される。これらの冷却用円柱体２３ｂは放熱部材に含まれる。
また、放熱部材、冷却用媒体を下段部１４の流入口３３ａ、流出口３３ｂを通して流す流通路、更に下段部１４から副流入口４４ａ、一次コイル移動エリア１２、副流出口４４ｂを通る流通路は除熱部に含まれる。
本発明による路盤ユニット４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆの車両給電装置２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆは駐車場だけでなく、ガソリンスタンドの舗装面や道路の路面等、適宜の停車場に設置できる。また、電気自動車１の車種も適宜のものを採用できることはいうまでもない。

１ 電気自動車
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ 車両給電装置
３ 一次コイル
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ 路盤ユニット
５ 二次コイル
８ 天板
９ 底板
１２ 一次コイル移動エリア
１３ 上段部
１４ 下段部
２２ 電源
２３ａ 荷重支持用円柱体
２３ｂ 冷却用円柱体
２５ 車止め
２６ コンソールユニット
２７ａ、２７ｂ センサー
３０ 制御部
３３ａ 流入口
３３ｂ 流出口
３５ 連結管
３８、３８ａ、３８ｂ 熱交換器
４０ 中主桁
４１ 縦リブ
４４ａ 副流入口
４４ｂ 副流出口
ｗ 電気配線

Claims (5)

1. 車両の外部に設けられた一次コイルから車両に設置された二次コイルに非接触で給電する車両給電装置であって、
   前記一次コイルを収納した箱状の路盤ユニットが設けられ、
   前記路盤ユニットは、前記車両を搭載させる天板と、
   前記天板の下側に配設され、前記一次コイルを前記二次コイルに対向する位置まで移動可能な中空の一次コイル移動エリアが設置された上段部と、
   前記上段部の下側に配設された中空の下段部と、
   前記下段部内に底部まで配設され且つ前記上段部の一次コイル移動エリアに露出していて前記一次コイルで生じた熱を地中に放熱する放熱部材と、を備え、
   前記下段部内では前記放熱部材の周囲を冷却用媒体が流通していることを特徴とする車両給電装置。
2. 前記放熱部材は前記路盤ユニットの底部を貫通して地中に延びている請求項１に記載された車両給電装置。
3. 前記路盤ユニットが複数設けられ、前記路盤ユニット同士は前記下段部に設けられた開口を通して直接または連結管を介して接続され、前記複数の路盤ユニットの前記下段部内を前記冷却用媒体が流通する請求項１または２に記載された車両給電装置。
4. 前記冷却用媒体の流通路には前記一次コイルに電流を供給する電気配線が設置されている請求項１から３のいずれか１項に記載された車両給電装置。
5. 箱状に形成された路盤ユニットであって、
   車両を搭載させる天板と、
   前記天板の下側に配設されていて、前記車両に設けた二次コイルに非接触で給電するための一次コイルを前記二次コイルに対向する位置まで移動可能な中空の一次コイル移動エリアが設置された上段部と、
   前記上段部の下側に配設された中空の下段部と、
   前記下段部内に底部まで配設され且つ前記上段部の一次コイル移動エリアに露出していて前記一次コイルで生じた熱を地中に放熱する放熱部材と、を備え、
   前記下段部内では前記放熱部材の周囲を冷却用媒体が流通していることを特徴とする路盤ユニット。

Images