JP6810932B2 - 給電電極の埋設構造及び非接触型給電走行路 - Google Patents

Description

本発明は、車両に対して、給電導体からワイヤレスで給電を行うようにした給電装置における、給電電極の埋設構造及び非接触型給電走行路に関する。

従来、電気自動車や電動カート、ＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ 無人搬送車）等、電気エネルギーを動力に用いる車両に対して電力を給電する給電装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１記載の給電装置は、以下のように構成されている。
車両側は、電気エネルギーを動力とするモーター、整流回路、及び車輪等を有する車両システム、又は、電気エネルギーを動力とするモーター、バッテリ、整流回路、及び車輪等を有する車両システムである。車輪側は、路面側に敷設された導体から電力を受電する。

例えば、車輪と近接する車体側には電極が配設されている。また、タイヤの内部には、タイヤ内導体としてのスチールベルトが設けられている。そして、路面側に敷設された導体と車輪側に設けられたスチールベルトとの間、また、車輪側に設けられたスチールベルトと車体側に配設された電極との間に静電容量が形成されることにより、結果的に車体側に配設された電極と路面側に敷設された導体との間に静電容量が形成される。この静電容量を介して路面側に敷設された導体から車体側に配設された電極に高周波電力エネルギーを伝送させるようになっている。

路面側は、金属平板等からなる電極すなわち導体が連続的に路面上に配列、又は埋設して配列され、この導体に高周波電力を給電する電源装置が接続されている。
ところで、例えば路面側に敷設される導体を路面上に連続的に配列した場合、これはすなわち電車の線路と同等の形態となる。そのため、敷設されている２つの導体を、人が同時に触れないようにするため、２つの導体の配置位置や配置方法に制約を受けることになる。

また、一般的に道路はアスファルト等で構成されているため、金属平板を導体として路面上に敷設すると、金属製の路面はスリップが生じる可能性があり、また、メンテナンスやコスト等、数々の点で不利である。
また、一般的な建築床は、コンクリート、カーペット、長尺シート、塗装等様々であり、建物としての機能性や意匠性によって決定される。そのため、床上に電極を連続的に配列することは、建物としての機能性、意匠性を損なう要因となる。

特開２０１２−１７５８６９号公報

電極としての導体を走行路側に敷設する方法として、路面に埋設することも考えられる。しかしながら、導体が埋設される部材の材質によって、給電効率に影響が及ぶ可能性があるため、単に、導体を埋設すればよいというわけにはいかない。
例えば、路面側に敷設される導体を、道路の延びる方向に路面上に連続的に配列し、導体に高周波電力エネルギーを送電することで、車体側に配設された電極と道路側に敷設された導体との間に形成された静電容量を介して車体側に配設された電極に高周波電力エネルギーを伝送させるようにした場合、例えばＭＨｚ帯の高周波電流を導体に送電すると、導体周囲の電気特性、つまり比誘電率や誘電正接等の特性によって高周波電力の伝搬損失が大きく変化する。特に、送電距離が長く、また大電力を送電する場合には、伝搬損失は重要な課題となる。

そこで、この発明は上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、給電効率の低下を抑制することの可能な給電電極の埋設構造及び非接触型給電走行路を提供することを目的としている。

本願発明の一態様によれば、基体上に配置されるグランド板と、グランド板上に配置される絶縁性の素材からなる基層材と、基層材の上に配置される誘電損失の少ない素材からなる表層材と、基層材及び表層材のいずれか一方又は両方に亙って埋設され互いに所定間隔を空けて配置された第一給電電極及び第二給電電極と、平面視で第一給電電極と第二給電電極との間に相当する領域に、グランド板上から表層材にかけて設けられ上面が表層材の上面と同一面を形成する絶縁材と、第一給電電極及び第二給電電極に接続される給電用ケーブルと、を備え、第一給電電極及び第二給電電極はそれぞれ複数の電極板を含み、第一給電電極に含まれる一又は隣り合う複数の電極板と、この電極板と幅方向に並んだ第二給電電極に含まれる一又は隣り合う複数の電極板とを一つのセクタとし、このセクタと給電用ケーブルとの間に切替装置をさらに有し、切替装置で選択した給電先のセクタに対してのみ、給電用ケーブルからセクタ毎に給電する給電電極の埋設構造、が提供される。

本発明によれば、給電効率の低下を抑制すると共に、伝搬損失を低減し、高い給電効率でワイヤレス給電を行うことができる。

本発明を適用した給電装置の受電側装置の一例を示す概略構成図である。 本発明を適用した給電装置の給電側装置の概略構成の一例を示す断面図である。 給電側装置の要部の一例を示す上面図である。 給電側装置の要部の他の例を示す上面図である。

以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の具体的な構成について記載されている。しかしながら、このような特定の具体的な構成に限定されることなく他の実施態様が実施できることは明らかであろう。また、以下の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、実施形態で説明されている特徴的な構成の組み合わせの全てを含むものである。

本願発明の一実施形態に係る給電電極の埋設構造は、グランド板上に配置される絶縁性の素材からなる基層材と、基層材の上に配置される誘電損失の少ない素材からなる表層材と、基層材及び表層材のいずれか一方又は両方に亙って埋設され互いに所定間隔を空けて配置された第一給電電極及び第二給電電極と、平面視で第一給電電極と第二給電電極との間に相当する領域に、グランド板上から表層材にかけて設けられ上面が表層材の上面と同一面を形成する絶縁材と、第一給電電極及び第二給電電極に接続される給電用ケーブルと、を備え、第一給電電極及び第二給電電極はそれぞれ複数の電極板を含み、第一給電電極に含まれる一又は隣り合う複数の電極板と、この電極板と幅方向に並んだ第二給電電極に含まれる一又は隣り合う複数の電極板とを一つのセクタとし、このセクタに対し、給電用ケーブルからセクタ毎に給電する。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１から図３は、本発明を適用した給電装置の一例を示す概略構成図であり、電気自動車や電動カート、電動フォークリフト、電動自動運搬装置等の車両に対して給電を行う給電装置の一例である。
給電装置は、車両側に設けられる受電側装置と走行路側に設けられる給電側装置とを含む。

受電側装置は、図１に示すように、受電用の第一電極１及び第二電極２と、第一電極１及び第二電極２間に接続される整流回路３と、整流回路３に接続される負荷４と、を備える。負荷４としては、バッテリ及びモーターを設置するか、又はモーターのみを設置する。
給電には、車両が有する車輪のうち２つの車輪が選択される。例えば、右後輪が第一車輪５、左後輪が第二車輪６として選択される。

図示しない車体の、第一車輪５の上方となる位置には、第一車輪５の外周と対向するように、第一電極１が配置され、同様に車体の、第二車輪６の上方となる位置には、第二車輪６の外周と対向するように、第二電極２が配置されている。例えば、車両のフェンダーから車輪の外周面に向けて突出させたロッドの先端に、第一電極１、第二電極２として平板状の電極を設ければよい。或いはフェンダーの内面に、車輪の外周に対面するように平板状の電極を設けてもよい。また、タイヤの内部には、タイヤ内導体としてのスチールベルトが設けられている。そして、後述の走行路側に敷設された第一給電電極１４、第二給電電極１５と車輪側に設けられたスチールベルトとの間、また、車輪側に設けられたスチールベルトと車体側に配設された第一電極１、第二電極２との間に静電容量が形成されることにより、結果的に車体側に配設された第一電極１と走行路側に敷設された第一給電電極１４との間、また、第二電極２と第二給電電極１５との間に静電容量が形成される。この静電容量を介して走行路側に敷設された第一給電電極１４、第二給電電極１５から車体側に配設された第一電極１、第二電極２に高周波電力が伝送される。

走行路側に敷設される給電側装置は、図２に示すように、給電側装置が設置される基体１１上に積層されるグランド板１２と、グランド板１２の直上に積層される基層材１３と、基層材１３の上に所定間隔で左右に配置される第一給電電極１４及び第二給電電極１５と、第一給電電極１４及び第二給電電極１５を覆うように基層材１３上に配置される表層材１６と、表層材１６及び基層材１３の、平面視で第一給電電極１４及び第二給電電極１５間の領域に設けられたボイド構造材１７と、第一給電電極１４及び第二給電電極１５に給電するための給電用ケーブル１８と、を備える。

表層材１６の、第一給電電極１４及び第二給電電極１５とは逆側の面が電気自動車等の車両の走行路面となる。
なお、例えば、給電側装置が工場の床等建物内に設置される場合には、建物スラブが基体１１となる。また、給電側装置が道路や駐車場等に設置される場合には、路盤又はコンクリート基層等が基体１１となる。

給電電極としての第一給電電極１４及び第二給電電極１５は、図３に示すように、それぞれ複数の電極板１４ａ、１５ａが一方向に配列されて構成される。また、電極板１４ａ、１５ａは、それぞれ板形状、シート形状、又はメッシュ形状に形成され、所定間隔を空けて図２に示すように左右に並べて配置される。第一給電電極１４及び第二給電電極１５は、給電用ケーブル１８を介して高周波電力給電用の電源装置１９に接続される。この高周波電力給電用の電源装置１９は、１又は複数の電源装置を含み、車両の走行の邪魔にならない場所に配置される。第一給電電極１４及び第二給電電極１５は、車両の走行路において、第一車輪５及び第二車輪６が、平面視で第一給電電極１４及び第二給電電極１５上を走行し得る幅と間隔で設ければよい。

アース用のグランド板１２は、例えば、金属板、金属シート等の金属面材、金属メッシュ等の金属格子材で構成される。金属板、金属シートは、高周波電力のスキンデプスを十分満足する厚みを有する金属からなり、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス等からなる。金属メッシュは、高周波電力の波長に比べて十分に格子間隔が狭く配置された金属部材からなる。グランド板１２は、このグランド板１２が積層される基体１１が土壌や路盤、コンクリート基層等、高周波電力の損失を伴う誘電体、或いは電気的な抵抗体である場合に、その影響を抑制する目的で敷設される。

グランド板１２は、グランド板１２が配置された領域が、平面視で、第一給電電極１４と第二給電電極１５と一致し、さらに、第一給電電極１４と第二給電電極１５との間の領域と一致するように配置される。なお、グランド板１２が配置された領域が、平面視で、第一給電電極１４と第二給電電極１５と一致し、さらに、第一給電電極１４と第二給電電極１５との間の領域と一致する領域を含む、さらに広い領域と一致するように配置してもよい。

基層材１３は、平面視で、第一給電電極１４と重なる領域を含む第一基層材１３ａと、第二給電電極１５と重なる領域を含む第二基層材１３ｂと、を備える。
基層材１３は絶縁性の素材からなると共に、誘電損失が少ない素材からなり、第一給電電極１４及び第二給電電極１５とグランド板１２との間に発生する誘電損失を低減する。基層材１３は、例えば、アスファルト材料又はセメント系材料にセラミックスを混入させた素材からなる。なお、基層材１３は、アスファルト材料又はセメント系材料にセラミックスを混入させた素材に限るものではなく、比誘電率又は誘電正接又はこれら両方が、一般骨材よりも小さい物質を、アスファルト材料又はセメント系材料に混入させた素材から構成することもできる。

給電用の第一給電電極１４及び第二給電電極１５は、ワイヤレス給電を行うための電力の送電路であり、図３に示すように、同一方向に配置された板形状の複数の電極板からなる。第一給電電極１４に含まれる電極板１４ａ及び第二給電電極１５に含まれる電極板１５ｂは、高周波電力のスキンデプスを十分満足する厚みを有する、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属製のシート部材からなる。電極板１４ａ及び電極板１５ａは、給電用ケーブル１８を介して高周波電力給電用の電源装置１９から供給される高周波電力の波長に比べて、十分に格子間隔が狭く配置された金属メッシュであってもよく、また、シート形状であってもよい。これら電極板１４ａ及び電極板１５ａは、基層材１３に埋設されていてもよく、逆に表層材１６に埋設されていてもよい。また、基層材１３と表層材１６とに亙ってこれら間に埋設されていてもよく、表層材１６の走行路面となる面が平坦となるように、基層材１３と、電極板１４ａ及び電極板１５ｂと、表層材１６と、が積層されていればよい。

表層材１６は、電極板１４ａ及び電極板１５ａの保護層となる部材であり、また、路面表層や、建築床の仕上げ材としての機能を持つ。また、表層材１６は、第一給電電極１４と第二給電電極１５との間の短絡を防止する。
表層材１６は、平面視で、第一基層材１３ａと重なる第一表層材１６ａと、第二基層材１３ｂと重なる第二表層材１６ｂと、を備え、例えば、アスファルト材料又はセメント系材料にセラミックスを混入させた素材からなる。なお、表層材１６は、アスファルト材料又はセメント系材料にセラミックスを混入させた素材に限るものではなく、比誘電率又は誘電正接又はこれら両方が、一般骨材よりも小さい物質を、アスファルト材料又はセメント系材料に混入させた素材から構成することもできる。

表層材１６は、車両の重量や走行時の振動に耐え得る強度を持ち、且つ、効率低下の点から比較的薄い素材であることが好ましい。
なお、ここでは、表層材１６が、アスファルト材料又はセメント系材料にセラミックスを混入させた素材からなる場合について説明するが、必ずしもこれに限るものではない。後述のように、基層材１３のみをアスファルト材料又はセメント系材料にセラミックスを混入させた素材とするだけでも、伝搬損失を抑制し給電効率を向上させることができるため、表層材１６は他の素材からなるものであってもよい。この場合、表層材１６としては、例えば、アスファルト材料、コンクリート材料、セラミックス材料、プラスチック、木、発泡スチロール等を適用することができる。また、これら材料から表層材１６が構成される場合には、表層材１６は、単一の素材で構成されているだけでなく、複数の素材を、複層したもの、あるいは複合したものであってもよい。また、金属繊維等、導電性が高い物質をコンクリート等に混入し、電気抵抗を低くした部材からなるものであってもよい。

ボイド構造材１７は、図２に示すように、第一基層材１３ａ、第一給電電極１４及び第一表層材１６ａの積層体と、第二基層材１３ｂ、第二給電電極１５及び第二表層材１６ｂの積層体との間に設けられる。
ボイド構造材１７は、断面が直方体の中空構造を有し、断面の幅は、第一給電電極１４及び第二給電電極１５間の幅と同一であり、断面の高さは、ボイド構造材１７の上面が表層材１６の上面と同一面を形成する高さである。ボイド構造材１７は、例えば、セラミックスや樹脂材料等、ボイド構造材１７の上面を走行する車両を支持可能な強度を有し、誘電率が比較的低く、絶縁抵抗の高い材料からなる。

ボイド構造材１７の中空部内には、一端が、電源装置１９に接続された給電用ケーブル１８が配置される。例えば、単相交流を給電する場合には、二本の給電用ケーブル１８が配置される。
給電用ケーブル１８は、平面視で図３に示すように、ボイド構造材１７の中空部内に配置されることによって、第一給電電極１４及び第二給電電極１５間に配置される。

給電用ケーブル１８を挟んで向かい合う第一給電電極１４の電極板１４ａと第二給電電極１５の電極板１５ａとを対として隣り合う二対の電極板１４ａ及び電極板１５ａを一つのセクタとする。そして、一方の給電用ケーブル１８に切替装置２０を介して分岐ケーブル１８ａの一端が接続され、分岐ケーブル１８ａの他端は、同一セクタ内の二つの電極板１４ａに接続される。同様に、他方の給電用ケーブル１８に切替装置２０を介して分岐ケーブル１８ｂの一端が接続され、分岐ケーブル１８ｂの他端は、同一セクタ内の二つの電極板１５ａに接続される。各セクタが分岐ケーブル１８ａ、１８ｂを介して給電用ケーブル１８に接続されることによって、セクタ毎に給電が行われる。

切替装置２０は、例えば図３に示すように、二つのスイッチｓｗ１及びｓｗ２を有する。スイッチｓｗ１は、給電用ケーブル１８に介挿され、給電用ケーブル１８を導通状態又は遮断状態に切り換える。スイッチｓｗ２は、分岐ケーブル１８ａ、又は１８ｂに介挿され、分岐ケーブル１８ａ、１８ｂと、給電用ケーブル１８との接続を導通状態又は遮断状態に切り換える。スイッチｓｗ２は、スイッチｓｗ１よりも電源装置１９側に設けられる。

そして、同一セクタ内の電極板１４ａ、１５ａそれぞれに接続される一対の切替装置２０に含まれるスイッチｓｗ１及びスイッチｓｗ２を切り換えることによって、一つ又は複数のセクタに電力を供給することができる。これによって、例えば、給電対象の電気自動車等が存在するセクタのみに、給電用ケーブル１８を介して電力供給を行うこと等が可能となり、効率よく電力供給を行うことができる。
ここでスイッチｓｗ１及びスイッチｓｗ２は電源装置１９に搭載した図示しない制御装置によって制御される。制御装置は、給電対象の電気自動車等の現在位置を検出し、電気自動車等の現在位置に対応するセクタを特定し、特定したセクタについてのみ給電用ケーブル１８から給電を行うように、スイッチｓｗ１、ｓｗ２を切り換える。

また、複数のセクタが連なる方向におけるセクタ長は、給電用ケーブル１８により伝送される電力信号（給電電力）の給電周波数の１／２波長以下に設定される。例えば、給電周波数は１３．５６ＭＨｚ、波長約２２ｍに設定され、各セクタのセクタ長は、波長（約２２ｍ）の１／２以下、すなわち約１１ｍ以下に設定される。これによって、各セクタにおける定在波を原因とした給電効率の低下を抑制するようになっている。なお、定在波は電極板１４ａ、１５ａの周囲の表層材１６や基層材１３の誘電率によって短縮されるため、実際には、セクタ長を、給電周波数の１／２以下よりも短くすることが望ましい。また、セクタに含まれる電極板１４ａ、１５ａの、セクタ長方向における長さは、一つのセクタに含まれる電極板１４ａ、１５ａの数に応じて設定される。例えば、図３に示すように、一つのセクタに電極板１４ａ、及び電極板１５ａがそれぞれ２つずつ含まれる場合には、電極板１４ａ、１５ａのセクタ長方向における長さは、電力信号の給電周波数の１／４波長以下に設定される。また、例えば、一つのセクタに電極板１４ａ、１５ａが１つずつ含まれる場合には、電極板１４ａ、１５ａのセクタ長方向における長さは、電力信号の給電周波数の１／２波長以下に設定される。

給電用ケーブル１８は、伝搬損失の低いケーブルで構成され、例えば、同軸ケーブルで構成される。分岐ケーブル１８ａ、１８ｂは、給電用ケーブル１８に比較して分岐ケーブル１８ａ、１８ｂにおける伝搬損失が小さいため、必ずしも、伝搬損失の低いケーブルで構成されなくともよいが、伝搬損失の低いケーブルで構成した方が、伝搬損失による影響をより低減することができる。

以上のようにして形成される給電装置は、第一給電電極１４及び第二給電電極１５それぞれを、複数の電極板１４ａ、１５ａから構成し、一つの電極板１４ａと一つの電極板１５ａとの対を二対含むセクタ毎に、給電用ケーブル１８により給電を行うようにしている。そのため、各セクタにおける各電極板１４ａ、１５ａ上における伝搬損失を低減することができ、結果的に、第一給電電極１４、第二給電電極１５における伝搬損失を低減することができる。

つまり、セクタ毎に給電を行っているため、伝搬損失は各セクタのセクタ長によって決まることになる。例えば、第一給電電極１４及び第二給電電極１５が一連の給電電極で構成される従来方式の給電路構造が、１ｍの長さの給電路における伝搬損失が５％である材料で構成された場合、１０ｍの長さでの伝搬損失は４０％となる。一方、本発明の一実施形態に係る給電側装置において、例えばセクタ長が１ｍであり、１０個のセクタを有し、セクタ長の合計が１０ｍである場合の伝搬損失は、「５％＋給電用ケーブル１８及び分岐ケーブル１８ａ、１８ｂにおける伝搬損失」とすることができる。ここで、給電用ケーブル１８、分岐ケーブル１８ａ、１８ｂとして、同軸ケーブルを用いているため、給電用ケーブル１８等のケーブルにおける伝搬損失は、給電電極における伝搬損失に比較して非常に低い。したがって、本発明の一実施形態における給電側装置を用いることによって、効率的な長距離給電路を形成することができる。

また、このように給電用ケーブル１８の延びる方向に発生する伝搬損失を低減することができる。そのため、例えば電源装置１９側に設けられた一つのインバータによって供給することのできる給電路の長さを延長することができる。その結果、より安価な給電路を実現することができる。
また、このとき、セクタ長を、給電用ケーブル１８により伝送される電力信号の給電周波数の１／２波長以下に設定している。そのため、電力の長距離伝搬時に発生する定在波節による給電効率の低下を防止することができる。また、セクタ長を、給電周波数の１／２波長以下とすることで、定在波により給電不可領域が生じることをより確実に回避することができる。

さらに、給電用ケーブル１８、分岐ケーブル１８ａ、１８ｂとして、同軸ケーブルを用いている。そのため、電源装置１９と電極板１４ａ、１５ａとの間の距離が比較的長い場合であっても伝搬損失を低減することができる。つまり、同軸ケーブルは、表層材１６と基層材１３との間に一連の給電電極を配置することで構成される給電路と比べて非常に低損失であるため、給電用ケーブル１８、分岐ケーブル１８ａ、１８ｂによる伝搬距離が長くなったとしても、従来の給電路に比較して、給電側装置すなわち給電路のさらなる長距離化を図ることができる。すなわち、給電路の伝搬損失を低減することができるため、給電路の長距離化を図ることができる。その結果、例えば、走行中であっても給電路を走行することにより車両への給電が可能となり、走行中の給電を可能にした給電システムを実現することができる。また、給電路を走行することによって車両への給電を行うことができるため、例えば、車両の走行経路にそって給電側装置を敷設することにより、長距離の走行や長時間の走行であっても給電のために車両を停車させることなく走行することができ、また、長距離走行のためのバッテリ等を搭載する必要もない。そのため、例えば、電動フォークリフトや電動自動運搬装置等における作業効率を向上させることができ、また、電気自動車や電動カート等での長距離走行を可能とすることができる。

また、第一給電電極１４に含まれる電極板１４ａと第二給電電極１５に含まれる電極板１５ａとを含むセクタ単位で、伝搬損失の低い同軸ケーブルからなる給電用ケーブル１８、分岐ケーブル１８ａを用いて給電を行い、且つ、中空のボイド構造を有するボイド構造材１７を用いて第一給電電極１４及び第二給電電極１５間を絶縁するという、簡易な構成で実現することができる。そのため、コストの大幅な増加を伴うことなく、伝搬損失の低い給電路を実現することができる。

さらに、第一給電電極１４と第二給電電極１５との間にボイド構造材１７を設けたため、第一給電電極１４と第二給電電極１５との間に空間が形成されることになる。そのため、第一給電電極１４と第二給電電極１５との間を、容易に電気的に分離することができる。
また、ボイド構造材１７の中空部内に給電用ケーブル１８を配置するため、ボイド構造材１７によって、第一給電電極１４と第二給電電極１５との間を電気的に分離することができると共に、給電用ケーブル１８の収納場所としても利用することができ、走行路側における給電側装置の占有面積を低減することができる。

また、ボイド構造材１７の外郭を、セラミックスや樹脂材料等の十分な強度を有し、誘電率が比較的低く、絶縁抵抗の高い材料で構築し、内部を中空としている。そのため、伝搬損失は、第一給電電極１４と第二給電電極１５との間の素材により影響を受けることが知られているが、ボイド構造材１７を用い、第一給電電極１４と第二給電電極１５との間を空気に近い電気特性とすることによって絶縁することで伝搬損失を低減し、より効率よく給電を行うことができる。

そして、このように伝搬効率を向上させることができるため、特に、電気自動車等においては、道路から電力供給を効率よく受けることができる。すなわち、長距離走行を可能とすることができる。
また、第一給電電極１４、第二給電電極１５を走行路側に埋設したため、感電を回避するための配置位置等の制約や、意匠性の低下等を伴うことなく実現することができる。

なお、上記実施形態においては、給電用ケーブル１８をボイド構造材１７の中空部に配置した場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、第一給電電極１４、第二給電電極１５それぞれの、ボイド構造材１７とは逆側に、第一給電電極１４、第二給電電極１５の延びる方向に沿って給電用ケーブル１８を配置することもできる。また、給電用ケーブル１８は必ずしも第一給電電極１４、第二給電電極１５に沿って配置する必要はなく、第一給電電極１４、第二給電電極１５に給電することができればどのような位置に配置されてもよい。

また、上記実施形態においては、切替装置２０によって、１つ又は複数のセクタに対して電力供給を行う場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、図４に示すように、各セクタ毎に一対の給電用ケーブル１８によって、電源装置１９と電極板１４ａ、１５ａとを接続する。そして、電源装置１９側で、電力供給を行う必要のあるセクタに対し、このセクタに接続された一対の給電用ケーブル１８を介して給電を行うようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、ボイド構造材１７をグランド板１２上に配置し、図２に示すようにその上面が表層材１６の上面と同一面を形成する高さに形成した場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、ボイド構造材１７を、給電用ケーブル１８を収納可能な高さに形成し、ボイド構造材１７の上部又は下部に発泡スチロール等の絶縁材を配置し、ボイド構造材１７又は絶縁材の上面と表層材１６の上面とが同一面となるようにしてもよい。

また、上記実施形態において、図３に示すように第一給電電極１４、第二給電電極１５のそれぞれに含まれる電極板１４ａ、１５ａは、同一形状でなくともよく、要はセクタ長が、給電周波数の１／２波長以下であれば、電極板１４ａ、１５ａの連なる方向における電極板１４ａ、１５ａの長さはどのような長さであってもよい。また、電極板１４ａ、１５ａの長さによって、一つのセクタに含まれる電極板１４ａ、１５ａの数を調整すればよく、例えば、電極板１４ａ、１５ａの一つの長さがそれぞれ１／２波長程度であれば、一つのセクタに含まれる電極板１４ａ、１５ａの数はそれぞれ一つとすればよい。

また、上記実施形態においては、第一給電電極１４、第二給電電極１５により、単一の高周波エネルギーを伝送する場合について説明したが、高周波エネルギーに限らず、他の周波数の交流電力を伝送するようにしてもよい。
また、第一給電電極１４、第二給電電極１５により、周波数の異なる複数の交流電力を伝送するようにしてもよい。このようにすることによって、例えば、複数の異なる車両に対して、各車両で固有の周波数を用いて交流電力を伝送することができる。

また、表層材１６は、第一給電電極１４及び第二給電電極１５が敷設される走行路面とのコントラストが高くなるような色調に形成されていてもよい。つまり、第一給電電極１４及び第二給電電極１５が埋設されている場合、例えば、車両のドライバは、走行路のどこに第一給電電極１４、第二給電電極１５が埋設されているかを認識しにくい。表層材１６の色調を、走行路面とのコントラストが高くなるように設定することにより、ドライバは、第一給電電極１４、第二給電電極１５が埋設された表層材１６の領域を容易に認識することができる。そのため、第一給電電極１４、第二給電電極１５を埋設したとしても、第一、第二車輪５、６が、第一、第二給電電極１４、１５上を走行するように仕向けることができる。その結果、車両への給電を的確に行うことができる。

また、ボイド構造材１７の上面の色調を表層材１６とのコントラストが高くなるように設定することによって、車両のドライバは、ボイド構造材１７の位置すなわち、第一給電電極１４、第二給電電極１５間の中央線を認識することができる。したがって、ボイド構造材１７が第一、第二給電電極１４、１５間の中央に配置されているものとすると、このボイド構造材１７が第一車輪５、第二車輪６間の幅方向中央にくるように操舵することによって、第一、第二給電電極１４、１５を埋設したとしても、第一、第二車輪５、６が、第一、第二給電電極１４、１５上を走行するように仕向けることができる。

また、本発明の一実施形態における給電電極の埋設構造は、道路や工場の床、駐車場等に適用することができる。例えば道路に適用すれば、電気自動車の長距離走行を可能とすることができる。また、工場の床等に配置した場合には、電動カートやＡＧＶ（無人搬送車）への電力供給を行うことができる。また、スーパーマーケット、コンビニエンスストア、サービスエリア等の駐車場の車両駐車スペースや走行スペースに配置することによって、例えば、電気自動車を駐車スペースに駐車させるだけで、或いは、電気自動車を駐車スペースに向けて走行させる若しくは駐車スペースから一般路に向けて走行させるだけで、電力供給を行うことができる。即ち、車両駐車スペースに配置する構成は、非接触型給電所として機能し、走行スペースに配置する構成は、非接触型給電走行路として機能することになる。このような使い方であれば、利用者の使い勝手を大きく向上させることができ、スーパーマーケットなどの商用設備にとっては集客にも繋がるという利点がある。

また、この他にも、空港、物流倉庫、市場等といった、決められたルートを、電動フォークやＡＧＶ（無人搬送車）等が走行する事が予想される建物の床、ゴルフ場のカート道、遊園地のゴーカート等、屋外で概ね決められたルートを電動車両が走行する床や舗装路等に適用することも可能である。
また、上記実施形態において、図１では、基層材１３と表層材１６とが平面視で一致して重なる場合について説明したが、平面視で、基層材１３と表層材１６とは必ずしも同一の大きさでなくてもよく、基層材１３と表層材１６とが、平面視で第一給電電極１４及び第二給電電極１５と一致する領域を含んでいればよい。

なお、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。
さらに、本発明の範囲は、請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。

１ 第一電極
２ 第二電極
３ 整流回路
４ 負荷
１１ 基体
１２ グランド板
１３ 基層材
１４ 第一給電電極
１４ａ 電極板
１５ 第二給電電極
１５ａ 電極板
１６ 表層材
１７ ボイド構造材
１８ 給電用ケーブル
１８ａ、１８ｂ 分岐ケーブル
１９ 電源装置
２０ 切替装置

Claims (9)

1. 基体上に配置されるグランド板と、
   前記グランド板上に配置される絶縁性の素材からなる基層材と、
   前記基層材の上に配置される誘電損失の少ない素材からなる表層材と、
   前記基層材及び前記表層材のいずれか一方又は両方に亙って埋設され互いに所定間隔を空けて配置された第一給電電極及び第二給電電極と、
   平面視で前記第一給電電極と前記第二給電電極との間に相当する領域に、前記グランド板上から前記表層材にかけて設けられ上面が前記表層材の上面と同一面を形成する絶縁材と、
   前記第一給電電極及び前記第二給電電極に接続される給電用ケーブルと、を備え、
   前記第一給電電極及び前記第二給電電極はそれぞれ複数の電極板を含み、
   前記第一給電電極に含まれる一又は隣り合う複数の電極板と、当該電極板と幅方向に並んだ前記第二給電電極に含まれる一又は隣り合う複数の電極板とを一つのセクタとし、
   前記セクタと前記給電用ケーブルとの間に切替装置をさらに有し、前記切替装置で選択した給電先のセクタに対してのみ、前記給電用ケーブルからセクタ毎に給電することを特徴とする給電電極の埋設構造。
2. 前記セクタが連なる方向における前記セクタの長さは、前記給電用ケーブルによる給電電力の給電周波数の１／２波長以下であることを特徴とする請求項１に記載の給電電極の埋設構造。
3. 前記給電用ケーブルは、前記第一給電電極及び前記第二給電電極の延びる方向に沿って配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の給電電極の埋設構造。
4. 前記給電用ケーブルは同軸ケーブルからなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の給電電極の埋設構造。
5. 前記絶縁材は、絶縁性の素材からなり且つ内部に中空ボイドを備えたボイド構造材であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の給電電極の埋設構造。
6. 前記給電用ケーブルは、前記ボイド構造材内に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の給電電極の埋設構造。
7. 前記表層材の上面が車両の走行路面となり、
   前記グランド板と、前記基層材と、前記表層材と、前記第一給電電極及び前記第二給電電極と、前記絶縁材とは、前記車両の走行方向に延在していることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の給電電極の埋設構造。
8. 道路、工場の床及び駐車場のうちの少なくともいずれか一つに設けられることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の給電電極の埋設構造。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の給電電極の埋設構造を備えたことを特徴とする非接触型給電走行路。

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