JP7137990B2 - 送電装置及び車両の充電方法 - Google Patents

Description

本技術は、電力を送る送電装置及び車両の充電方法に関する。

従来、車両に電力を送る送電装置が提案されている。送電装置には、送電装置を上下動させるリンク機構が設けられている。車両が送電装置に向けて移動し、車両の車輪がリンク機構の一部を押しさげた場合、リンク機構は、車輪から作用する力によって送電装置を上昇させる。送電装置は車両の受電装置に接近するので、給電効率を上げることができる（例えば特許文献１参照）。

特開２０１５－１５４３８９号公報

上昇した送電装置と受電装置との間には隙間が設けられる。そのため、車両への充電中に、前記隙間に、葉及び金属製品（例えば、クリップ若しくは硬貨）などの異物、又は犬若しくは猫などの生体が侵入するおそれがある。

本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、送電装置への異物又は生体の侵入を防止することができる送電装置及び車両の充電方法を提供することを目的とする。

本開示に係る送電装置は、送電コイルと、該送電コイルの軸方向に直交する方向に沿って延びる送電面を有し、前記送電コイルを収納するケースと、前記軸方向に沿って前記ケースを前記送電面側に付勢する付勢部材とを備え、前記ケースの上側に車両が停止した場合、前記付勢部材によって付勢された前記ケースが前記車両の受電部に接触する。

本開示においては、ケースの上側に車両が停止した場合、付勢部材によって、ケースが車両の受電部に接触する。そのため、ケースと受電部との間に空間は設けられず、異物又は生体の侵入を防止することができる。

本開示に係る送電装置は、前記送電コイルは前記ケースに支持されており、前記ケース及び送電コイルは前記付勢部材によって前記送電面側に付勢される。

本開示においては、ケースの上昇に伴って、送電コイルも上昇する。車高に拘わらず、送電コイルと受電部との距離を所定距離に保ちやすくなり、予め定めたコイル間距離における給電時の条件（コイルの共振条件）を再現しやすくなり、高い給電効率を維持しやすい。

本開示に係る送電装置は、前記送電面から異物を除去する除去部が前記車両に設けられている。

本開示においては、車両に除去部を設けているので、車両の移動によって、除去部は送電面に付着した異物を除去する。

本開示に係る送電装置は、前記受電部に前記除去部が設けられている。

本開示においては、受電部に除去部を設けることによって、送電面の異物を除去した直後に、ケースを受電部に接触させることができる。

本開示に係る送電装置は、前記ケースの上下動を案内するガイド穴を有する断面台形状のフレームと、該フレームの第一傾斜面の隣に配置されており、停止時に前記車両の車輪が嵌まる凹部又は穴とを備え、前記車輪が前記フレームの第二傾斜面に乗り上げ、前記フレームの頂面を移動し、前記第一傾斜面を降りて凹部又は穴に嵌まった場合、前記受電部と前記ケースとが接触する。

本開示においては、車輪が凹部又は穴に嵌まった時、受電部が下降し、ケースに接近し、接触する。

本開示に係る送電装置は、前記ケースの下側に、前記ケースの内側への異物の侵入を防止する上下に伸縮可能な侵入防止部材が設けられている。

本開示においては、上下に伸縮可能な侵入防止部材をケースの下側に設けることによって、例えば、上昇したケースと地上との間に空間が発生し、ケースの内側に異物又は生体が侵入することを防ぐことができる。

本開示に係る充電方法は、送電コイルを収納し、前記送電コイルの軸方向に直交する方向に沿って延びる送電面を有するケースを、前記送電面が上側を向くように配置し、付勢部材によって前記ケースを上側に付勢させ、車両を進出させて、前記車両に設けられた除去部によって、前記送電面から異物を除去させ、前記付勢部材によって付勢された前記ケースを前記車両の受電部に接触させる。

本開示においては、送電面から異物を除去させた後に、ケースを受電部に接触させて、ケースと受電部との間に異物又は生体が侵入することを防止する。

本開示に係る送電装置及び充電方法にあっては、ケースの上側に車両が停止した場合、付勢部材によって、ケースが車両の受電部に接触する。そのため、ケースと受電部との間に空間は設けられず、異物又は生体の侵入を防止することができる。また異物又は生体の侵入を防止するための構造を簡素化し、信頼性の向上及び製造費用の削減を促進させることができる。

実施の形態１に係る送電装置、ロック装置及び車両を示す模式図である。 送電ユニットを略示する平面図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線を切断線とした断面図である。 送電ユニット及び受電コイル部の接触を説明する説明図である。 実施の形態２に係る送電ユニットを示す断面図である。 実施の形態３に係る送電ユニット及び受電コイル部を示す側面図である。 実施の形態４に係る送電ユニット及び受電コイル部を示す側面図である。 実施の形態５に係る送電ユニット、送電制御ユニット、ガイド及び車止めなどを示す模式図である。 送電ユニット及び受電コイル部の接触を説明する説明図である。

（実施の形態１）
以下、本発明を実施の形態１に係る送電装置を示す図面に基づいて説明する。図１は、送電装置、ロック装置及び車両を示す模式図である。送電装置は、送電ユニット１及び送電制御ユニット１０を備える。送電制御ユニット１０は地上に設置されている。送電制御ユニット１０は、例えば、直方体状の筐体１１を備える。筐体１１には、例えば、高周波電源装置及び制御装置（図示略）が収納されている。

送電制御ユニット１０には、配線９を介して送電ユニット１が接続されている。送電ユニット１は地上に設置されている。送電ユニット１は、後述する送電コイル３（図２、図３参照）を備える。送電制御ユニット１０は送電コイル３に電力を供給する。送電コイル３には電流が流れる。

車両２０には、受電コイル部２１、受電ユニット２２及びバッテリ２３が搭載されている。受電コイル部２１は、筐体及び該筐体に収納された受電コイルを有する。受電コイルは上下方向を軸方向とする。受電コイル部２１は受電ユニット２２を介してバッテリ２３に接続されている。受電コイル部２１は車両２０の底面に配置されており、受電コイル部２１の底面（以下、受電面２１ａという）は露出している。所定位置に車両２０を停止させた場合、例えば、車止め（図示略）に接触させて車両２０を停止させた場合、受電コイル部２１は送電ユニット１に対向する。受電ユニット２２は、整流回路、共振コンデンサなどを備える。受電コイルは送電コイル３と磁気結合し、送電コイル３から受電コイルに、非接触給電が行われ、バッテリ２３は蓄電する。なお受電コイル部２１の筐体と、車両２０の底面との間に付勢部材を設け、受電コイル部２１の筐体を下向きに付勢してもよい。

図２は、送電ユニット１を略示する平面図、図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線を切断線とした断面図である。送電ユニット１は、送電コイル３を収納するケース２を備える。ケース２は、底面が開口した角錐台状をなす。ケース２の頂面は送電面２ａを形成する。ケース２は、送電面２ａを上に向けて配置されている。ケース２の側面は傾斜しているので、異物が側面に到達しても、傾斜によって下方に移動し、残存し難い。なおケース２を円錐台状に形成してもよく、ケース２の側面を外向きに膨らんだ曲面状に形成してもよい。

ケース２の下縁部に、付勢部材５を受ける複数の受け部２ｂが設けられている。付勢部材５は、例えば押しばね又はゴムである。受け部２ｂは、底面が上側に配置された凹状をなす。複数の受け部２ｂの下方に複数の第二受け部７がそれぞれ配置されている。第二受け部７は地上に設けられており、凹部７ａを有する。受け部２ｂの底面と、凹部７ａの底面とは上下に対向し、二つの前記底面の間に付勢部材５が設けられている。付勢部材５はケース２を上側に付勢する。

第二受け部７の隣に支持環８ａが設けられている。支持環８ａは四角形をなし、支持環８ａの内側に第二受け部７は配置されている。支持環８ａはケース２の下縁部に対向する。支持環８ａは地上に設けられており、支持環８ａとケース２との間に、上下に伸縮する四角環状の蛇腹８が設けられている。蛇腹８は、ケース２と地上との間の空間を封止する。

ケース２は送電コイル３を収納している。支持環８ａの径方向において、送電コイル３は、第二受け部７よりも内側に配置されている。送電コイル３と支持環８ａとは同軸的に配置されている。ケース２の下側にて設置板４が地上に固定されている。設置板４の上に送電コイル３が設置されている。送電コイル３とケース２とは同軸的に配置されている。地面と略平行になるように、地面に近い位置に送電コイル３は配置されている。複数の付勢部材５は、送電コイル３の軸周りに、略同じ位相間隔を空けて並んでいる。

図４は、送電ユニット１及び受電コイル部２１の接触を説明する説明図である。車両２０の底面に、異物を除去する除去部、例えばブラシ２４が設けられている。車両２０が送電ユニット１に接近する場合、車両２０の進行方向を前側とした場合、ブラシ２４は受電コイル部２１よりも前側に配置されている。なおブラシ２４と、車両２０の底面との間に付勢部材を設け、ブラシ２４を下方に付勢してもよい。

ケース２は、付勢部材５の付勢力によって上方に付勢され、ケース２に下方への力が作用していない場合、ケース２の送電面２ａは受電コイル部２１の受電面２１ａよりも上側に配置される。なおブラシ２４と、車両２０の底面との間に付勢部材を設け、ブラシ２４を下方に付勢してもよい。

車両２０が送電ユニット１に接近する場合、車両の２０の進行方向を前側としたとき、車両２０の車輪２０ａは送電ユニット１よりも右側又は左側に配置され、送電ユニット１に接触しない。図４Ａの白抜矢符にて示すように、車両２０が送電ユニット１に接近する場合、ブラシ２４がケース２の上面に接触し（図４Ａ参照）、送電面２ａに接触しながら移動する（図４Ｂ参照）。ブラシ２４がケース２の上面に接触して移動するので、ケース２の上面に付着した葉又は金属製品（例えば、クリップ又は硬貨）などの異物が除去される。図４Ｂの矢印にて示すように、ブラシ２４の接触によって、ケース２は下方に移動する。

図４Ｃの矢印にて示すように、ブラシ２４がケース２の上側を通過した場合、ケース２は上昇し、送電面２ａは受電面２１ａよりも上側に配置される。車両２０が更に進行した場合、ケース２は受電コイル部２１に接触して、若干下降し、送電面２ａと受電面２１ａとが接触する。図４Ｄに示すように、車両２０が所定位置にて停止した場合、送電面２ａと受電面２１ａとは対向し、接触する。送電面２ａと受電面２１ａとの間に空間は設けられない。送電面２ａから受電面２１ａに向けて送電が開始される。

実施の形態１に係る送電装置及び充電方法にあっては、ケース２の上側に車両２０が停止した場合、付勢部材５によって、ケース２が車両２０の受電コイル部２１に接触する。そのため、ケース２と受電コイル部２１との間に空間は設けられず、異物又は生体の侵入を防止することができる。また異物又は生体の侵入を防止するための構造を簡素化し、信頼性の向上及び製造費用の削減を促進させることができる。

また車両２０ブラシ２４を設けているので、車両２０の移動によって、ブラシ２４は送電面２ａに付着した異物を除去することができる。

また複数の付勢部材５によってケース２を支持することによって、一つの付勢部材５を使用する場合に比べて、ケース２がより安定に支持される。また上下に伸縮可能な蛇腹８をケース２の下側に設けることによって、例えば、上昇したケース２と地上との間に空間が発生し、ケース２の内側に異物又は生体が侵入することを防ぐことができる。

（実施の形態２）
以下本発明を実施の形態２に係る送電装置を示す図面に基づいて、説明する。図５は、送電ユニット１を示す断面図である。実施の形態２に係る構成の内、実施の形態１と同様な構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

ケース２の内側に支持板４ａが固定されている。支持板４ａは、送電面２ａと略平行であり、支持板４ａの周縁部はケース２の内周面に固定されている。支持板４ａの上面に送電コイル３が設けられている。

実施の形態２に係る送電装置にあっては、ケース２の上昇に伴って、送電コイル３も上昇する。そのため、車高に拘わらず、送電コイル３と受電コイル部２１との間の距離を所定距離に保ちやすくなり、予め定めたコイル間距離における給電時の条件（コイルの共振条件）を再現しやすくなり、高い給電効率を維持しやすい。

（実施の形態３）
以下本発明を実施の形態３に係る送電装置を示す図面に基づいて説明する。実施の形態３に係る構成の内、実施の形態１又は２と同様な構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。図６は、送電ユニット１及び受電コイル部２１を示す側面図である。受電コイル部２１の受電面２１ａにブラシ２４が設けられている。車両２０の進行方向を前側とした場合、ブラシ２４は受電面２１ａの前端部に設けられている。

実施の形態３に係る送電装置にあっては、受電コイル部２１にブラシ２４を設けることによって、送電面２ａの異物を除去した直後に、ケース２を受電コイル部２１に接触させることができる。異物の除去の完了後、速やかにケース２を受電コイル部２１に接触させて、異物又は生体が侵入可能な時間を削減することができる。

（実施の形態４）
以下本発明を実施の形態４に係る送電装置を示す図面に基づいて説明する。実施の形態４に係る構成の内、実施の形態１～３と同様な構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。図７は、送電ユニット１及び受電コイル部２１を示す側面図である。

受電コイル部２１は、異物を除去する除去部２４ａを備える。除去部２４ａは、例えば受電コイル部２１の筐体の一部を構成する。車両２０の進行方向を前側とした場合、除去部２４ａは前記筐体の前端部に一体形成されている。

実施の形態４に係る送電装置にあっては、受電コイル部２１に除去部２４ａを一体形成することによって、送電面２ａの異物を除去した直後に、ケース２を受電コイル部２１に接触させることができる。異物の除去の完了後、速やかにケース２を受電コイル部２１に接触させて、異物又は生体が侵入可能な時間を削減することができる。また受電コイル部２１に一体形成するので、車両２０に、別途、除去部２４ａを設ける必要が無く、部品数を削減することができる。

（実施の形態５）
以下本発明を実施の形態５に係る送電装置を示す図面に基づいて説明する。実施の形態５に係る構成の内、実施の形態１～４と同様な構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。図８は、送電ユニット１、送電制御ユニット１０、ガイド１２及び車止め３０などを示す模式図である。

筐体１１の一側面１１ａから、車両２０を案内する二つのガイド１２が同じ方向に突出している。二つのガイド１２は帯状をなし、地表に沿って延びている。二つのガイド１２は、地表に対して略直角に配置され、間隔を空けて対向している。二つのガイド１２の突出端部は、相互間距離が漸次長くなるように、外向きに曲がっている。二つのガイド１２の間に、横長のフレーム１３が設けられている。長手方向に直角な切断面におけるフレーム１３の断面形状は台形をなし、フレーム１３は、平坦な横長の頂面１３ｄと、該頂面１３ｄの二つの長手縁部それぞれから下降傾斜した第一傾斜面１３ｂ及び第二傾斜面１３ｃとを備える。フレーム１３の長手方向中央部には、上下に貫通したガイド穴１３ａが形成されている。ガイド穴１３ａに、送電ユニット１が設置されている。ガイド穴１３ａの内側面は、ケース２の上下動を案内する案内面を構成する。

第一傾斜面１３ｂと送電制御ユニット１０との間、且つ二つのガイド１２の間に、例えば横長の車止め３０が配置される。車止め３０は、筐体１１の一側面１１ａに一体的に設けられている。車止め３０と、送電ユニット１との間に、車両２０の車輪２０ａを嵌める為の凹部又は穴１７が形成されている。凹部又は穴１７は第一傾斜面１３ｂに隣接している。

図９は、送電ユニット１及び受電コイル部２１の接触を説明する説明図である。図９Ａの白抜矢符にて示すように、車両２０が送電ユニット１に向けて移動した場合、車輪２０ａはフレーム１３の第二傾斜面１３ｃに乗り上げ、ブラシ２４がケース２に接触し、送電面２ａに付着した異物を除去する。車輪２０ａはフレーム１３の頂面１３ｄを移動する。このとき、付勢部材５の付勢力によって、送電ユニット１のケース２は上昇した位置に配されている。また車両２０の進行方向を前側とした場合、受電コイル部２１は送電ユニット１よりも後側に配されている。

図９Ｂの白抜矢符にて示すように、車両２０が更に進行し、車輪２０ａが第一傾斜面１３ｂを降りて、凹部又は穴１７に嵌まり、車両２０が下降した場合、受電コイル部２１は送電ユニット１の略真上に配置され、受電コイル部２１の受電面２１ａは下降し、ケース２の送電面２ａに接触する。ケース２は受電コイル部２１によって、押し下げられる。付勢部材５による上向きの付勢力がケース２に作用し、送電面２ａは受電面２１ａに押しつけられる。送電面２ａから受電面２１ａに向けて送電が開始される。

実施の形態５に係る送電装置にあっては、車輪２０ａが凹部又は穴１７に嵌まった時、受電コイル部２１が下降し、ケース２に接近して、送電面２ａに接触する。そのため、ケース２と受電コイル部２１との間に異物又は生体が侵入することが防止される。

上述した実施の形態において、除去部の一例として、ブラシ２４を示したが、ブラシ２４に代えて、合成樹脂部材製のブレードを除去部として使用してもよい。また蛇腹８は、上下に伸縮可能な侵入防止部材の一例であり、蛇腹８に代えて、柔軟な合成樹脂部材からなる筒状部を使用してもよい。

今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。

１ 送電ユニット
２ ケース
２ａ 送電面
３ 送電コイル
５ 付勢部材
８ 蛇腹（侵入防止部材）
１０ 送電制御ユニット
１７ 凹部又は穴
２１ 受電コイル部（受電部）
２４ ブラシ（除去部）

Claims (4)

1. 送電コイルと、
   該送電コイルの軸方向に直交する方向に沿って延びる送電面を有し、前記送電コイルを収納するケースと、
   前記軸方向に沿って前記ケースを前記送電面側に付勢する付勢部材と、
   車両に取り付けられた受電部と、
   前記受電部に設けられたブラシ又は前記受電部に一体形成され、前記送電面から異物を除去する除去部と、
   前記ケースの上下動を案内するガイド穴を有する断面台形状のフレームと、
   該フレームの第一傾斜面の隣に配置されており、停止時に前記車両の車輪が嵌まる凹部又は穴と
   を備え、
   前記車輪が前記フレームの第二傾斜面に乗り上げ、前記フレームの頂面を移動し、前記第一傾斜面を降りて凹部又は穴に嵌まった場合、前記付勢部材によって付勢された前記ケースが前記受電部に接触する
   送受電システム。
2. 前記送電コイルは前記ケースに支持されており、
   前記ケース及び送電コイルは前記付勢部材によって前記送電面側に付勢される
   請求項１に記載の送受電システム。
3. 前記ケースの下側に、前記ケースの内側への異物の侵入を防止する上下に伸縮可能な侵入防止部材が設けられている
   請求項１又は２に記載の送受電システム。
4. 停止時に車両の車輪が嵌まる凹部又は穴の隣に断面台形状のフレームの第一傾斜面が位置するように、前記フレームを配置し、
   送電コイルを収納し、前記送電コイルの軸方向に直交する方向に沿って延びる送電面を有するケースを、前記送電面が上側を向くように、前記フレームに形成され、前記ケースの上下動を案内するガイド穴の内側に配置し、
   付勢部材によって前記ケースを上側に付勢させ、
   前記車両を進出させて、前記車両の受電部に設けられたブラシ又は前記受電部に一体成形された除去部によって、前記送電面から異物を除去させ、
   前記車輪が前記フレームの第二傾斜面に乗り上げ、前記フレームの頂面を移動し、前記第一傾斜面を降りて凹部又は穴に嵌まった場合、前記付勢部材によって付勢された前記ケースを前記受電部に接触させる
   車両の充電方法。

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