KR101697418B1

KR101697418B1 - 차량

Info

Publication number: KR101697418B1
Application number: KR1020147033890A
Authority: KR
Inventors: 신지 이치카와
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2017-01-17
Also published as: US20190031033A1; CN104271384B; WO2013168240A1; KR20150015490A; JP6213611B2; CN107415764B; CN104271384A; JP5979227B2; EP2848454A4; JPWO2013168240A1; CN107415764A; EP2848454A1; JP2016187298A; US10960770B2; US20150136499A1

Abstract

차량은, 외부에 설치된 송전부(56)로부터 비접촉으로 전력을 수전하는 코일(22)과, 저면을 구비한 차량으로서, 코일(22)은 코일(22)의 권회축(O1)의 주위를 둘러싸도록 형성되고, 차량의 상방으로부터 권회축(O1)과 저면(76)으로 보면, 저면(76) 내에 위치하는 권회축(O1)의 길이가 차량의 전후 방향의 길이보다도 짧아지도록 코일(22)이 배치된다.

Description

차량{VEHICLE}

본 발명은 차량에 관한 것이다.

최근 들어, 환경에 대한 배려로 배터리 등의 전력을 사용하여 구동륜을 구동시키는 하이브리드 차량이나 전기 자동차 등이 주목받고 있다.

특히 최근에는, 상기와 같은 배터리를 탑재한 전동 차량에 있어서, 플러그 등을 사용하지 않고 비접촉으로 배터리를 충전할 수 있는 와이어리스 충전이 주목받고 있다.

예를 들어, 일본 특허공개 제2011-97671호 공보에 기재된 비접촉 전력 공급 장치는, 차량에 탑재된 2차 코일과, 차량의 외부에 배치되고, 고주파 전원에 접속된 1차 코일을 구비한다. 1차 코일을 평면으로 보면, 가로로 긴 형상으로 되도록 형성되어 있으며, 1차 코일은, 1차 코일의 길이 방향이 차량의 진행 방향과 직교하도록 배치되어 있다. 2차 코일은, 2차 코일을 평면으로 보면 세로로 긴 형상으로 되도록 형성되어 있으며, 2차 코일의 길이 방향은, 차량의 진행 방향과 일치하도록 배치되어 있다.

일본 특허공개 제2010-172084호 공보에 기재된 비접촉 전력 급전 장치는, 1차측 코어에 권회된 1차측 코일과, 2차측 코어에 권회된 2차측 코일을 구비한다.

2차측 코어 및 2차측 코일은, 차량의 후단부측에 탑재되어 있다. 2차측 코어는, 차량의 폭 방향으로 배열되는 복수의 판상 코어에 의해 형성되어 있다.

일본 특허공개 제2011-49230호 공보에 기재된 비접촉 전력 급전 장치는, 지상측에 설치된 급전부와, 차량측에 설치된 수전부와, 차량에 설치된 2차측 차폐판을 구비한다. 수전부는, 페라이트판과, 이 페라이트판에 권회된 코일을 포함하고, 급전부도, 페라이트판과, 이 페라이트판에 권회된 코일을 포함한다.

수전부의 페라이트판과, 급전부의 페라이트판은, 모두 동일 형상으로 되어 있으며, 각 페라이트판은, 차량의 폭 방향의 길이가 차량의 전후 방향보다도 길어지도록 형성되어 있다.

일본 특허공개 제2011-97671호 공보 일본 특허공개 제2010-172084호 공보 일본 특허공개 제2011-49230호 공보

일반적으로 차량에는, 각종 차량 탑재 기기가 탑재되어 있다. 이로 인해, 차량에 탑재된 코일의 탑재 형태에 따라서는, 차량 탑재 기기가 전력 전송 시에 코일의 주위에 형성되는 전자계로부터 큰 영향을 받을 우려가 있다.

본 발명은, 상기와 같은 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 전력 전송 시에 차량에 탑재된 코일의 주위에 형성되는 전자계로부터 차량 탑재 기기가 큰 영향을 받는 것이 억제된 차량을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 차량은, 외부에 설치된 송전부로부터 비접촉으로 전력을 수전하는 코일과, 저면을 구비한 차량이다. 상기 코일은, 코일의 권회축의 주위를 둘러싸도록 형성되는, 상기 차량의 상방으로부터 권회축과 저면을 보면, 저면 내에 위치하는 권회축의 길이가 차량의 전후 방향의 길이보다도 짧아지도록 코일이 배치된다.

바람직하게는, 상기 코일은, 권회축이 차량의 폭 방향으로 연장되도록 배치된다.

바람직하게는, 상기 탑승원을 수용하는 탑승원 수용실의 개구부를 개폐하는 도어를 더 구비한다. 상기 코일은, 도어보다도 진행 방향 전방측 또는 진행 방향 후방측 중 적어도 한쪽에 설치된다.

바람직하게는, 상기 차량의 폭 방향으로 배열되는 제1 차륜과 제2 차륜을 더 구비한다. 상기 코일은, 권회축이 제1 차륜과 제2 차륜을 지나도록 배치된다.

바람직하게는, 상기 에너지를 공급하는 공급부가 접속되는 접속부를 더 구비한다. 상기 접속부는, 차량의 측면 중, 제1 차륜의 상방에 위치하는 부분과, 제2 차륜의 상방에 위치하는 부분 중 적어도 한쪽에 설치된다. 바람직하게는, 상기 코일은, 저면측에 설치된다.

바람직하게는, 상기 차량의 상방으로부터 코일을 보면, 차량의 폭 방향의 중앙부를 지나 차량의 전후 방향으로 연장되는 중심선은, 코일을 지난다.

바람직하게는, 상기 코일은, 제1 코일과, 제2 코일을 포함한다. 상기 제1 코일과, 제2 코일은, 권회축이 연장되는 방향으로 서로 간격을 두고 배치된다.

바람직하게는, 상기 코일은, 제1 권회축의 주위를 둘러싸도록 형성된 제3 코일과, 제1 권회축의 주위를 둘러싸도록 형성됨과 함께, 제3 코일과 간격을 두고 배치된 제4 코일과, 제2 권회축의 주위를 둘러싸도록 형성된 제5 코일과, 제2 권회축의 주위를 둘러싸도록 형성됨과 함께, 제5 코일과 간격을 두고 배치된 제6 코일을 포함한다. 상기 차량의 상방으로부터 제1 권회축과 제2 권회축의 저면을 보면, 저면 내에 위치하는 제1 권회축의 길이와, 저면 내에 위치하는 제2 권회축의 길이는 모두가 차량의 전후 방향의 길이보다도 짧다.

바람직하게는, 상기 코일을 포함하는 수전부를 갖는다. 상기 송전부의 고유 주파수와 수전부의 고유 주파수의 차는, 수전부의 고유 주파수의 10％ 이하이다.

바람직하게는, 상기 코일을 포함하는 수전부를 갖는다. 상기 수전부와 송전부의 결합 계수는, 0.1 이하이다.

바람직하게는, 상기 코일을 포함하는 수전부를 갖는다. 상기 수전부는, 수전부와 송전부의 사이에 형성되고, 또한 특정한 주파수로 진동하는 자계와, 수전부와 송전부의 사이에 형성되고, 또한 특정한 주파수로 진동하는 전계 중 적어도 한쪽을 지나 송전부로부터 전력을 수전한다.

바람직하게는, 상기 외부에 설치된 송전부로부터 비접촉으로 전력을 수전하는 제1 코일 및 제2 코일을 구비한다. 상기 제1 코일은, 연직 방향으로 연장되는 제1 권회축의 주위를 둘러싸도록 형성된다. 상기 제2 코일은, 연직 방향으로 연장되는 제2 권회축의 주위를 둘러싸도록 형성된다. 상기 제1 코일과 제2 코일은, 차량의 폭 방향으로 배열된다.

본 발명에 따른 차량에 의하면, 전력 전송 시에 차량에 탑재된 코일의 주위에 형성되는 전자계로부터 차량 탑재 기기가 큰 영향을 받는 것을 억제할 수 있다.

도 1은, 본 실시 형태에 따른 수전 장치와, 송전 장치와, 전력 전송 시스템을 모식적으로 나타내는 모식도이다.
도 2는, 전동 차량(10)의 좌측 측면을 나타내는 측면도이다.
도 3은, 전동 차량(10)의 우측 측면을 나타내는 측면도이다.
도 4는, 전동 차량(10)의 정면도이다.
도 5는, 전동 차량(10)의 배면도이다.
도 6은, 전동 차량(10)의 평면도이다.
도 7은, 전동 차량(10)의 저면도이다.
도 8은, 수전 장치(11)를 나타내는 단면도이다.
도 9는, 수전 장치(11)의 분해 사시도이다.
도 10은, 고정 부재(27) 및 페라이트 코어(21)를 나타내는 분해 사시도이다.
도 11은, 제2 코일(22)을 나타내는 사시도이다.
도 12는, 제2 코일(22)을 평면으로 본 평면도이다.
도 13은, 수전부(20)와 송전부(56)를 대향 배치시킨 상태를 나타내는 사시도이다.
도 14는, 전동 차량(10)을 전동 차량(10)의 연직 방향 상방으로부터 보았을 때, 수전부(20)[제2 코일(22)]와, 급유부(77)와, 충전부(78)의 배치를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 15는, 전력 전송 시스템의 시뮬레이션 모델을 나타낸다.
도 16은, 송전부(93) 및 수전부(96)의 고유 주파수의 어긋남과, 전력 전송 효율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 17은, 고유 주파수 f0을 고정한 상태에서, 에어 갭 AG를 변화시켰을 때의 전력 전송 효율과, 제1 코일(58)에 공급되는 전류의 주파수 f3의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 18은, 권회축(O1)이 연장되는 방향에 있어서의 자계의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 19는, 권회축(O1)에 수직인 방향에 있어서의 자계의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 20은, 권회축(O1)이 연장되는 방향에 있어서의 전계의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 21은, 권회축(O1)에 수직인 방향에 있어서의 전계의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 22는, 비교예로서의 전동 차량(10)을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 23은, 본 실시 형태 1에 따른 전동 차량(10)의 제1 변형예를 나타내는 우측면도이다.
도 24는, 본 실시 형태 1에 따른 전동 차량(10)의 제2 변형예를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 25는, 본 실시 형태 2에 따른 전동 차량(10)을 나타내는 좌측면도이다.
도 26은, 전동 차량(10)의 우측면도이다.
도 27은, 전동 차량(10)을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 28은, 본 실시 형태 3에 따른 전동 차량(10)을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 29는, 수전부(20)를 나타내는 평면도이다.
도 30은, 도 29에 도시한 XXX-XXX선에 있어서의 단면도이다.
도 31은, 수전부(20) 및 송전부(56)를 나타내는 사시도이다.
도 32는, 본 실시 형태 4에 따른 전동 차량(10)을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 33은, 수전부(20)를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 34는, 수전부(20)와 송전부(56)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 35는, 수전부(20)와 송전부(56)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 36은, 수전부(20)의 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 37은, 도 36에 도시한 수전부(20)와, 이 수전부(20)와 동종의 송전부(56)의 사이에서 전력 전송하고 있을 때의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 38은, 도 36에 도시한 수전부(20)와, 당해 수전부(20)와 상이한 타입의 송전부(56)의 사이에서 전력 전송하고 있을 때의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 39는, 본 실시 형태 5에 따른 전동 차량(10)을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 40은, 수전부(20)를 나타내는 사시도이다.
도 41은, 도 40에 도시한 수전부(20)와, 이 수전부(20)와 동일한 타입의 수전부(20)의 사이에서 전력 전송하고 있을 때의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 42는, 수전부(20)와, 송전부(56)의 사이에서 전력 전송할 때의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 43은 본 실시 형태 5에 따른 전동 차량(10)을 모식적으로 나타내는 평면도이다.

도 1 내지 도 43을 이용하여, 본 발명에 따른 전동 차량에 대하여 설명한다.

[실시 형태 1]

도 1은, 본 실시 형태에 따른 수전 장치와, 송전 장치와, 전력 전송 시스템을 모식적으로 나타내는 모식도이다.

본 실시 형태 1에 따른 전력 전송 시스템은, 수전 장치(11)를 포함하는 전동 차량(10)과, 송전 장치(50)를 포함하는 외부 급전 장치(51)를 갖는다. 전동 차량(10)의 수전 장치(11)는, 송전 장치(50)가 설치된 주차 스페이스(52)의 소정 위치에 정차하여, 주로 송전 장치(50)로부터 전력을 수전한다.

주차 스페이스(52)에는, 전동 차량(10)을 소정의 위치에 정차시키도록, 버팀목이나 주차 위치 및 주차 범위를 나타내는 라인이 설치되어 있다.

외부 급전 장치(51)는, 교류 전원(53)에 접속된 고주파 전력 드라이버(54)와, 고주파 전력 드라이버(54) 등의 구동을 제어하는 제어부(55)와, 이 고주파 전력 드라이버(54)에 접속된 송전 장치(50)를 포함한다. 송전 장치(50)는, 송전부(56)를 포함하고, 송전부(56)는, 페라이트 코어(57)와, 페라이트 코어(57)에 감긴 제1 코일(공명 코일)(58)과, 이 제1 코일(58)에 접속된 캐패시터(59)를 포함한다. 또한, 캐패시터(59)는 필수적인 구성은 아니다. 제1 코일(58)은, 고주파 전력 드라이버(54)에 접속되어 있다.

송전부(56)는, 제1 코일(58)의 인덕턴스와, 제1 코일(58)의 부유 용량 및 캐패시터(59)의 캐패시턴스로 형성된 전기 회로를 포함한다.

도 1에 있어서, 전동 차량(10)은, 수전 장치(11)와, 수전 장치(11)에 접속된 정류기(13)와, 이 정류기(13)에 접속된 DC/DC 컨버터(14)와, 이 DC/DC 컨버터(14)에 접속된 배터리(15)와, 파워 컨트롤 유닛(PCU; Power Control Unit)(16)과, 이 파워 컨트롤 유닛(16)에 접속된 모터 유닛(17)과, DC/DC 컨버터(14)나 파워 컨트롤 유닛(16) 등의 구동을 제어하는 차량 ECU(Electronic Control Unit)(12)를 구비한다. 또한, 본 실시 형태에 따른 전동 차량(10)은, 엔진(도시생략)을 구비한 하이브리드 차량이지만, 모터에 의해 구동되는 차량이면 연료 전지 차량도 포함한다.

정류기(13)는, 수전 장치(11)에 접속되어 있으며, 수전 장치(11)로부터 공급되는 교류 전류를 직류 전류로 변환하여, DC/DC 컨버터(14)에 공급한다.

DC/DC 컨버터(14)는, 정류기(13)로부터 공급된 직류 전류의 전압을 조정하여, 배터리(15)에 공급한다. 또한, DC/DC 컨버터(14)는, 필수적인 구성은 아니며 생략하여도 된다. 이 경우에는, 외부 급전 장치(51)에 임피던스를 정합하기 위한 정합기를 송전 장치(50)와 고주파 전력 드라이버(54)의 사이에 설치함으로써, DC/DC 컨버터(14)의 대용을 할 수 있다.

파워 컨트롤 유닛(16)은, 배터리(15)에 접속된 컨버터와, 이 컨버터에 접속된 인버터를 포함하고, 컨버터는, 배터리(15)로부터 공급되는 직류 전류를 조정(승압)하여, 인버터에 공급한다. 인버터는, 컨버터로부터 공급되는 직류 전류를 교류 전류로 변환하여, 모터 유닛(17)에 공급한다.

모터 유닛(17)은, 예를 들어 3상 교류 모터 등이 채용되어 있으며, 파워 컨트롤 유닛(16)의 인버터로부터 공급되는 교류 전류에 의해 구동한다.

또한, 전동 차량(10)은, 엔진 또는 연료 전지를 더 구비한다. 모터 유닛(17)은, 발전기로서 주로 기능하는 모터 제너레이터와, 전동기로서 주로 기능하는 모터 제너레이터를 포함한다.

수전 장치(11)는 수전부(20)를 포함한다. 수전부(20)는, 페라이트 코어(21)와, 이 페라이트 코어(21)의 외주면에 감긴 제2 코일(22)과, 제2 코일(22)에 접속된 캐패시터(23)를 포함한다. 또한, 수전부(20)에 있어서도, 캐패시터(23)는 필수적인 구성은 아니다. 제2 코일(22)은 정류기(13)에 접속되어 있다. 제2 코일(22)은 부유 용량을 갖는다. 이로 인해, 수전부(20)는, 제2 코일(22)의 인덕턴스와, 제2 코일(22) 및 캐패시터(23)의 캐패시턴스에 의해 형성된 전기 회로를 갖는다. 또한, 캐패시터(23)는 필수적인 구성이 아니며, 생략할 수 있다.

도 2는, 전동 차량(10)의 좌측 측면을 나타내는 측면도이다. 도 3은, 전동 차량(10)의 우측 측면을 나타내는 측면도이다. 도 4는, 전동 차량(10)의 정면도이다. 도 5는, 전동 차량(10)의 배면도이다. 도 6은, 전동 차량(10)의 평면도이다. 도 7은, 전동 차량(10)의 저면도이다.

도 2에 있어서, 전동 차량(10)은 차량 본체(70)와, 차량 본체(70)에 설치된 차륜을 포함한다. 차량 본체(70) 내에는, 모터 유닛(17)이나 엔진 등이 수용되는 구동실(80)과, 구동실(80)보다 전동 차량(10)의 진행 방향 후방측에 배치되고, 탑승원이 탑승 가능한 탑승원 수용실(81)과, 이 탑승원 수용실(81)보다도 진행 방향 후방측에 배치된 화물실(68)이 형성되어 있다.

전동 차량(10)의 좌측면(71)에는, 탑승원 수용실(81)에 연통하는 승강용 개구부(82L)가 형성되어 있다. 차량 본체(70)는, 승강용 개구부(82L)를 개폐하는 도어(83L)와, 승강용 개구부(82L)보다도 진행 방향 전방측에 배치된 프론트 펜더(84L)와, 프론트 펜더(84)보다도 진행 방향 전방측에 배치된 프론트 범퍼(86)를 포함한다.

차량 본체(70)는, 승강용 개구부(82L)보다도 진행 방향 후방측에 배치된 리어 펜더(85L)와, 리어 펜더(85L)보다도 진행 방향 후방측에 배치된 리어 범퍼(87)를 포함한다.

도 3에 있어서, 전동 차량(10)의 우측면(72)에는, 탑승원 수용실(81)에 연통하는 승강용 개구부(82R)가 형성되어 있다. 차량 본체(70)는, 승강용 개구부(82R)를 개폐하는 도어(83R)와, 승강용 개구부(82R)보다도 진행 방향 전방측에 배치된 프론트 펜더(84R)와, 승강용 개구부(82R)보다도 진행 방향 후방측에 배치된 리어 펜더(85R)를 포함한다. 도 6에 있어서, 차량 본체(70)는, 구동실(80)을 개폐하는 엔진 루프(88)와, 탑승원 수용실(81)의 상면을 규정하는 루프(66)와, 화물실(68)에 형성된 개구부를 개폐하는 해치(67)를 포함한다. 해치(67)는, 상면부(67a)와, 배면부(67b)를 포함한다.

전동 차량(10)의 좌측면(71)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 전동 차량(10)으로부터 전동 차량(10)의 폭 방향이며, 전동 차량(10)의 좌측으로 이격된 위치에서 전동 차량(10)을 보았을 때 보이는 면이다.

이로 인해, 전동 차량(10)의 좌측면(71)은, 주로, 프론트 범퍼(86)의 측부와, 프론트 펜더(84L)와, 도어(83L)와, 리어 펜더(85L)와, 리어 범퍼(87)의 측부에 의해 규정된다.

도 3에 있어서, 전동 차량(10)의 우측면(72)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 전동 차량(10)의 폭 방향이며, 전동 차량(10)의 우측으로 이격된 위치에서 전동 차량(10)을 보았을 때 보이는 면이다. 이로 인해, 전동 차량(10)의 우측면(72)은, 주로 프론트 범퍼(86)의 측부와, 프론트 펜더(84R)와, 도어(83R)와, 리어 펜더(85R)와, 리어 범퍼(87)의 측부에 의해 규정된다.

도 4에 있어서, 전동 차량(10)의 정면(73)은, 전동 차량(10)에 대하여 진행 방향 전방측으로 이격된 위치에서 전동 차량(10)을 보았을 때 보이는 면이다.

이로 인해, 전동 차량(10)의 정면(73)은, 주로 프론트 범퍼(86)의 정면부와, 엔진 루프(88) 및 프론트 범퍼(86)의 사이에 설치된 부재에 의해 규정되어 있다.

도 5에 있어서, 전동 차량(10)의 배면(74)은, 전동 차량(10)에 대하여 진행 방향 후방측으로 이격된 위치에서 전동 차량(10)을 보았을 때 보이는 면이다.

이로 인해, 전동 차량(10)의 배면(74)은 주로, 리어 범퍼(87)의 배면부와, 해치(67)의 배면부(67b)에 의해 규정되어 있다.

도 6에 있어서, 전동 차량(10)의 상면(75)은, 전동 차량(10)의 타이어가 지면과 접지된 상태에 있어서, 지면에 대하여 연직 방향의 상방으로 이격된 위치에서 전동 차량(10)을 보았을 때 보이는 면이다.

이로 인해, 전동 차량(10)의 상면(75)은, 주로 엔진 루프(88)와, 루프(66)와, 해치(67)의 상면부(67a)에 의해 규정되어 있다.

도 7에 있어서, 전동 차량(10)의 저면(76)은, 전동 차량(10)의 타이어가 지면과 접지된 상태에 있어서, 지면에 대하여 연직 방향의 하방으로 이격된 위치에서 전동 차량(10)을 보았을 때 보이는 면이다. 이 도 7에 도시한 바와 같이, 전동 차량(10)은 차량의 폭 방향으로 배열되는 전륜(18R) 및 전륜(18L)과, 차량의 폭 방향으로 배열되는 후륜(19R) 및 후륜(19L)을 포함한다. 또한, 전륜(18R, 18L)은, 후륜(19R, 19L)보다도 차량 전방측에 배치되어 있다. 수전부(20)는, 후륜(19R, 19L)의 사이에 배치되어 있다.

여기서, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 전동 차량(10)은 좌측면(71)에 설치된 급유부(제2 접속부)(77)와, 우측면(72)에 설치된 충전부(제1 접속부)(78)와, 급유부(77)에 배관 등에 의해 접속된 연료 탱크(79)를 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 접속부는, 급유부(77)와 충전부(78) 중 적어도 한쪽을 의미한다.

본 실시 형태에 있어서는, 급유부(77)는 리어 펜더(85L)에 설치되고, 충전부(78)는 리어 펜더(85R)에 설치되어 있다. 충전부(78)는 배터리(15)에 접속되어 있으며, 충전부(78)와 배터리(15)의 사이에는, 배선과, 충전부(78)로부터 공급되는 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 변환기가 설치되어 있다.

급유부(77)에는, 급유 장치에 설치된 급유 플러그가 접속된다. 급유 플러그(연료 공급부)는 가솔린, 액체 수소 등의 연료를 급유부(77)에 공급하고, 급유부(77)에 공급된 연료는, 연료 탱크(79)에 공급된다. 즉, 급유부(77)로부터 공급되는 에너지는, 전력과 상이한 에너지로서, 가솔린이나 수소 원소를 함유하는 수소 화합물 등의 연료이다.

충전부(78)에는, 충전 장치에 설치된 충전 플러그가 접속된다. 충전 플러그(전력 공급부)는 충전부(78)에 전력을 공급한다. 충전부(78)에 공급된 교류 전류는, 직류 전류로 변환되어 배터리(15)에 축적된다.

도 8은, 수전 장치(11)를 나타내는 단면도이며, 도 9는, 수전 장치(11)의 분해 사시도이다. 이 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 수전 장치(11)는, 수전부(20)와 수전부(20)를 수용하는 하우징(24)을 포함한다.

하우징(24)은, 하방을 향해 개구하도록 형성된 실드(25)와, 실드(25)의 개구부를 폐색하도록 설치된 덮개부(26)를 포함한다.

실드(25)는, 천장판부(25a)와, 천장판부(25a)의 주연부로부터 하방을 향해 현수되도록 형성된 주위벽부(25b)를 포함한다. 주위벽부(25b)는, 복수의 벽부(25c 내지 25f)를 포함하고, 이들 복수의 벽부(25c 내지 25f)가 서로 접속되어, 환상의 주위벽부(25b)가 형성되어 있다. 벽부(25c) 및 벽부(25e)는, 제2 코일(22)의 권회축(O1)이 연장되는 방향으로 배열되고, 벽부(25d) 및 벽부(25f)는 제2 코일(22)의 권회축(O1)에 수직인 방향으로 배열되어 있다. 또한, 실드(25)의 형상으로서는, 이러한 형상에 한정되지 않고, 다각형 형상, 원형 액상, 타원형 형상 등 각종 형상을 채용할 수 있다. 주위벽부(25b)의 하단부에 의해 개구부가 형성되어 있으며, 덮개부(26)는, 이 개구부를 폐색한다.

수전부(20)는, 판상으로 형성된 페라이트 코어(21)와, 이 페라이트 코어(21)를 상하면에서 끼워 넣는 고정 부재(27)와, 이 고정 부재(27)에 권회된 제2 코일(22)과, 이 제2 코일(22)에 접속된 캐패시터(23)를 포함한다.

페라이트 코어(21)는, 제2 코일(22) 내로부터 권회축(O1)이 연장되는 방향으로 돌출되는 돌출부(29a) 및 돌출부(29b)를 포함한다. 돌출부(29a)는 제2 코일(22)의 한쪽 단부측으로부터 돌출되어 있으며, 돌출부(29b)는 제2 코일(22)의 다른 쪽 단부측으로부터 돌출된다. 이와 같이, 페라이트 코어(21)는, 권회축(O1)이 연장되는 방향에 있어서 제2 코일(22)의 길이보다도 길어지도록 형성되어 있다.

도 10은, 고정 부재(27) 및 페라이트 코어(21)를 나타내는 분해 사시도이다. 이 도 10에 도시한 바와 같이, 고정 부재(27)는, 페라이트 코어(21)의 상면측에 배치된 절연편(30)과, 페라이트 코어(21)의 하면측에 배치된 절연편(31)을 포함한다.

절연편(30) 및 절연편(31)은, 도 9 등에 도시한 볼트(28)에 의해 서로 고정되어 있으며, 페라이트 코어(21)는, 절연편(30) 및 절연편(31)에 의해 끼워져 있다. 절연편(30) 및 절연편(31)이 페라이트 코어(21)를 끼워 넣음으로써, 페라이트 코어(21)를 보호하고 있다.

이와 같이 형성된 수전 장치(11)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 전동 차량(10)의 저면(76)측에 설치되어 있다. 수전 장치(11)의 고정 방법은, 각종 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 전동 차량(10)은 차량의 폭 방향으로 배열되는 사이드 멤버(47)와, 사이드 멤버(47)끼리를 접속하도록 설치된 복수의 크로스 멤버를 포함하고, 수전 장치(11)를 사이드 멤버(47)나 크로스 멤버로부터 현가하도록 해도 된다.

이와 같이, 「수전 장치(11)를 저면(76)측에 배치한다」는 것은, 전동 차량(10)의 하방으로부터 전동 차량(10)을 보았을 때, 반드시 수전 장치(11)가 육안으로 볼 수 있는 위치에 설치되어 있을 필요는 없다. 이 때문에, 예를 들어 수전 장치(11)는, 플로어 패널(49)보다도 하방측에 배치되어 있다.

도 11은, 제2 코일(22)을 나타내는 사시도이다. 이 도 11에 도시한 바와 같이, 제2 코일(22)은, 제1 단부(35) 및 제2 단부(36)를 포함하고, 제2 코일(22)은, 제1 단부(35)로부터 제2 단부(36)를 향함에 따라서, 권회축(O1)의 주위를 둘러쌈과 함께, 권회축(O1)이 연장되는 방향으로 변위하도록 형성되어 있다. 제2 코일(22)은, 복수회 코일선을 권회하여 형성되어 있다. 또한, 제1 단부(35) 및 제2 단부(36)가, 권회축(O1)이 연장되는 방향에 있어서 제2 코일(22)의 양단에 위치하고 있다.

이 도 11에 도시한 예에 있어서는, 페라이트 코어(21)는, 대략 직육면체 형상으로 형성되어 있으며, 페라이트 코어(21)는 상면(37)과, 상면(37)과 두께 방향에 대향하는 저면(38)과, 짧은 방향으로 배열되는 측면(39) 및 측면(40)과, 길이 방향으로 배열되는 단부면(41) 및 단부면(42)을 포함한다. 또한, 페라이트 코어(21)는, 복수의 분할된 페라이트 피스로 형성하여도 된다.

제2 코일(22)은, 상면(37)에 배치된 긴 변부(43)와, 이 긴 변부(43)의 단부로부터 하방을 향해 연장되고, 측면(39)에 배치된 짧은 변부(44)와, 짧은 변부(44)에 접속되고, 저면(38)에 배치된 긴 변부(45)와, 이 긴 변부(45)의 단부에 접속되고, 측면(40)에 배치된 짧은 변부(46)를 포함한다.

그리고, 1개의 긴 변부(43)와, 1개의 짧은 변부(44)와, 1개의 긴 변부(45)와, 1개의 짧은 변부(46)에 의해, 코일선이 페라이트 코어(21)의 둘레면에 한바퀴 감긴다.

제2 코일(22)은, 복수회 감겨져 있으며, 제2 코일(22)은 복수의 긴 변부(43)와, 복수의 짧은 변부(44)와, 복수의 긴 변부(45)와, 복수의 짧은 변부(46)를 포함한다.

도 12는, 제2 코일(22)을 평면으로 본 평면도이다. 이 도 12에 도시한 바와 같이, 복수의 짧은 변부(46)가 권회축(O1)이 연장되는 방향으로 배열되어 있으며, 마찬가지로, 복수의 짧은 변부(44)가 권회축(O1)이 연장되는 방향으로 배열되어 있다.

짧은 변부(44)와 짧은 변부(46)는, 동일한 가상 수평면 위에 배치되어 있으며, 짧은 변부(44)와 짧은 변부(46)는, 권회축(O1)을 사이에 두고 서로 대향함과 함께, 짧은 변부(44)와 짧은 변부(46)는, 수평 방향으로 배열되어 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 제2 코일(22)은 정면에서 보면, 사각형 형상을 포함하도록 형성되어 있지만, 코일의 형상으로서는, 타원 형상, 타원 형상, 다각형 형상 등의 각종 형상을 채용할 수 있다.

도 13은, 수전부(20)와 송전부(56)를 대향 배치시킨 상태를 나타내는 사시도이다. 또한, 도 13에 있어서, 수전 장치(11)에 설치된 덮개부(26)는 도시를 생략하였다.

이 도 13에 도시한 바와 같이, 전력 전송 시에는, 수전부(20)와, 송전부(56)는 서로 에어 갭을 두고 대향하도록 배치된다.

송전부(56)는, 내부에 제1 코일(58) 등을 수용하는 하우징(60)과, 하우징(60) 내에 수용된 고정 부재(61)와, 고정 부재(61) 내에 수용된 페라이트 코어(57)와, 고정 부재(61)의 외주면에 장착된 제1 코일(58)과, 하우징(60) 내에 수용된 캐패시터(59)를 포함한다.

하우징(60)은, 구리 등의 금속 재료에 의해 형성된 실드(62)와, 실드(62)에 설치된 수지성의 덮개 부재(63)를 포함한다.

실드(62)는 저면부와, 이 저면부의 외주연부로부터 상방을 향해 상승하도록 환상으로 형성된 주위벽부를 포함하고, 주위벽부의 환상으로 연장되는 상단부에 의해 상방을 향해 개구하는 개구부가 형성되어 있다. 덮개 부재(63)는, 실드(62)의 주위벽부의 상단부에 의해 형성된 개구부를 폐색하도록 형성되어 있다.

페라이트 코어(57)는, 제1 코일(58)의 권회축이 연장하는 방향으로 돌출되는 돌출부(64a)와, 돌출부(64b)를 포함한다. 돌출부(64a)는, 제1 코일(58)의 한쪽의 단부측으로부터 돌출되도록 형성되어 있으며, 돌출부(64b)는, 제1 코일(58)의 다른 쪽 단부측으로부터 돌출된다.

고정 부재(61)는, 페라이트 코어(57)의 상면측에 배치된 절연편과, 페라이트 코어(57)의 하면측에 배치된 절연편을 포함한다. 페라이트 코어(57)는, 이 2개의 절연편에 의해 끼워져 있으며, 이 2개의 절연편이 볼트 및 너트 등과 같은 체결 부재에 의해 서로 고정됨으로써, 페라이트 코어(57)가 2개의 절연편에 의해 끼워져 있다. 제1 코일(58)은, 고정 부재(61)의 외주면에 감겨 있다.

도 14는, 전동 차량(10)을 전동 차량(10)의 연직 방향 상방으로부터 보았을 때, 수전부(20)[제2 코일(22)]와, 급유부(77)와, 충전부(78)의 배치를 모식적으로 나타내는 평면도이다.

이 도 14에 도시한 바와 같이, 전동 차량(10)은, 좌측면(71)과, 우측면(72)과, 정면(73)과, 배면(74)을 포함한다.

이 도 14에 도시한 예에 있어서, 중심선 O2는, 전동 차량(10)의 폭 방향 D2의 중앙부를 지나고, 전동 차량(10)의 전후 방향으로 연장된다.

제2 코일(22)은, 권회축(O1)이 수평 방향을 향하도록 배치되어 있으며, 권회축(O1)은, 우측면(72) 및 좌측면(71)을 지나도록 연장되어 있다. 「권회축(O1)이 수평 방향을 향한다」는 것은, 완전히 수평 방향으로 권회축(O1)이 연장되어 있는 경우와, 실질적으로 수평 방향을 향하고 있는 경우의 모두를 포함한다. 또한, 권회축(O1)이 실질적으로 수평 방향을 향하고 있다는 것은, 예를 들어 가상 수평면과 권회축(O1)의 교차 각도가, 10°이하인 경우를 의미한다. 본 실시 형태 1에 있어서는, 권회축(O1)이 우측면(72) 및 좌측면(71)을 지나도록, 제2 코일(22)이 배치되어 있다.

도 1에 있어서, 본 실시 형태에 따른 전력 전송 시스템에 있어서는, 송전부(56)의 고유 주파수와, 수전부(20)의 고유 주파수의 차는, 수전부(20) 또는 송전부(56)의 고유 주파수의 10％ 이하이다. 이러한 범위에 각 송전부(56) 및 수전부(20)의 고유 주파수를 설정함으로써, 전력 전송 효율을 높일 수 있다. 한편, 고유 주파수의 차가 수전부(20) 또는 송전부(56)의 고유 주파수 10％보다도 크게 되면, 전력 전송 효율이 10％보다 작게 되어, 배터리(15)의 충전 시간이 길어지는 등의 폐해가 발생한다.

여기서, 송전부(56)의 고유 주파수란, 캐패시터(59)가 설치되지 않은 경우에는, 제1 코일(58)의 인덕턴스와, 제1 코일(58)의 캐패시턴스로 형성된 전기 회로가 자유 진동하는 경우의 진동 주파수를 의미한다. 캐패시터(59)가 설치된 경우에는, 송전부(56)의 고유 주파수란, 제1 코일(58) 및 캐패시터(59)의 캐패시턴스와, 제1 코일(58)의 인덕턴스에 의해 형성된 전기 회로가 자유 진동하는 경우의 진동 주파수를 의미한다. 상기 전기 회로에 있어서, 제동력 및 전기 저항을 0 혹은 실질적으로 0으로 했을 때의 고유 주파수는, 송전부(56)의 공진 주파수라고도 칭해진다.

마찬가지로, 수전부(20)의 고유 주파수란, 캐패시터(23)가 설치되지 않은 경우에는, 제2 코일(22)의 인덕턴스와, 제2 코일(22)의 캐패시턴스로 형성된 전기 회로가 자유 진동하는 경우의 진동 주파수를 의미한다. 캐패시터(23)가 설치된 경우에는, 수전부(20)의 고유 주파수란, 제2 코일(22) 및 캐패시터(23)의 캐패시턴스와, 제2 코일(22)의 인덕턴스에 의해 형성된 전기 회로가 자유 진동하는 경우의 진동 주파수를 의미한다. 상기 전기 회로에 있어서, 제동력 및 전기 저항을 0 혹은 실질적으로 0으로 했을 때의 고유 주파수는, 수전부(20)의 공진 주파수라고도 칭해진다.

도 15 및 도 16을 이용하여, 고유 주파수의 차와 전력 전송 효율의 관계를 해석한 시뮬레이션 결과에 대하여 설명한다. 도 15는, 전력 전송 시스템의 시뮬레이션 모델을 나타낸다. 전력 전송 시스템은, 송전 장치(90)와, 수전 장치(91)를 구비하고, 송전 장치(90)는 코일(92)(전자기 유도 코일)과, 송전부(93)를 포함한다. 송전부(93)는 코일(94)(공명 코일)과, 코일(94)에 설치된 캐패시터(95)를 포함한다.

수전 장치(91)는, 수전부(96)와, 코일(97)(전자기 유도 코일)을 구비한다. 수전부(96)는, 코일(99)과 이 코일(99)(공명 코일)에 접속된 캐패시터(98)를 포함한다.

코일(94)의 인덕턴스를 인덕턴스 Lt로 하고, 캐패시터(95)의 캐패시턴스를 캐패시턴스 C1로 한다. 코일(99)의 인덕턴스를 인덕턴스 Lr로 하고, 캐패시터(98)의 캐패시턴스를 캐패시턴스 C2로 한다. 이렇게 각 파라미터를 설정하면, 송전부(93)의 고유 주파수 f1은, 하기의 식 1에 의해 표현되고, 수전부(96)의 고유 주파수 f2는, 하기의 식 2에 의해 표현된다.

<식 1>

f1=1/{2π(Lt×C1)^1/2}

<식 2>

f2=1/{2π(Lr×C2)^1/2}

여기서, 인덕턴스 Lr 및 캐패시턴스 C1, C2를 고정하여, 인덕턴스 Lt만을 변화시킨 경우에 있어서, 송전부(93) 및 수전부(96)의 고유 주파수의 어긋남과, 전력 전송 효율의 관계를 도 16에 도시한다. 또한, 이 시뮬레이션에 있어서는, 코일(94) 및 코일(99)의 상대적인 위치 관계는 고정된 상태이며, 또한, 송전부(93)에 공급되는 전류의 주파수는 일정하다.

도 16에 도시한 그래프 중, 횡축은 고유 주파수의 어긋남(％)을 나타내고, 종축은 일정 주파수에서의 전송 효율(％)을 나타낸다. 고유 주파수의 어긋남(％)은 하기의 식 3에 의해 표현된다.

<식 3>

(고유 주파수의 어긋남)={(f1-f2)/f2}×100(％)

도 16으로부터도 명백해진 바와 같이, 고유 주파수의 어긋남(％)이 ±0％인 경우에는, 전력 전송 효율은 100％ 가깝게 된다. 고유 주파수의 어긋남(％)이 ±5％인 경우에는, 전력 전송 효율은 40％로 된다. 고유 주파수의 어긋남(％)이 ±10％인 경우에는, 전력 전송 효율은 10％로 된다. 고유 주파수의 어긋남(％)이 ±15％인 경우에는, 전력 전송 효율은 5％로 된다. 즉, 고유 주파수의 어긋남(％)의 절댓값(고유 주파수의 차)이, 수전부(96)의 고유 주파수의 10％ 이하의 범위로 되도록 각 송전부 및 수전부의 고유 주파수를 설정함으로써 전력 전송 효율을 높일 수 있음을 알 수 있다. 또한, 고유 주파수의 어긋남(％)의 절댓값이 수전부(96)의 고유 주파수의 5％ 이하로 되도록, 각 송전부 및 수전부의 고유 주파수를 설정함으로써 전력 전송 효율을 더 높일 수 있음을 알 수 있다. 또한, 시뮬레이션 소프트웨어로서는, 전자계 해석 소프트웨어[JMAG(등록상표): JSOL사 제조]를 채용하고 있다.

다음으로, 본 실시 형태에 따른 전력 전송 시스템의 동작에 대하여 설명한다.

도 1에 있어서, 제1 코일(58)에는, 고주파 전력 드라이버(54)로부터 교류 전력이 공급된다. 이때, 제1 코일(58)을 흐르는 교류 전류의 주파수가 특정한 주파수로 되도록 전력이 공급되고 있다.

제1 코일(58)에 특정한 주파수의 전류가 흐르면, 제1 코일(58)의 주위에는 특정한 주파수로 진동하는 전자계가 형성된다.

제2 코일(22)은, 제1 코일(58)로부터 소정 범위 내에 배치되어 있으며, 제2 코일(22)은 제1 코일(58)의 주위에 형성된 전자계로부터 전력을 수취한다.

본 실시 형태에 있어서는, 제2 코일(22) 및 제1 코일(58)은 소위, 헬리컬 코일이 채용되어 있다. 이로 인해, 제1 코일(58)의 주위에는, 특정한 주파수로 진동하는 자계 및 전계가 형성되고, 제2 코일(22)은 주로 당해 자계로부터 전력을 수취한다.

여기서, 제1 코일(58)의 주위에 형성되는 특정한 주파수의 자계에 대하여 설명한다. 「특정한 주파수의 자계」는, 전형적으로는, 전력 전송 효율과 제1 코일(58)에 공급되는 전류의 주파수와 관련성을 갖는다. 따라서, 우선, 전력 전송 효율과, 제1 코일(58)에 공급되는 전류의 주파수의 관계에 대하여 설명한다. 제1 코일(58)로부터 제2 코일(22)로 전력을 전송할 때의 전력 전송 효율은, 제1 코일(58) 및 제2 코일(22) 사이의 거리 등의 다양한 요인에 따라 변화한다. 예를 들어, 송전부(56) 및 수전부(20)의 고유 주파수(공진 주파수)를 고유 주파수 f0으로 하고, 제1 코일(58)에 공급되는 전류의 주파수를 주파수 f3으로 하고, 제2 코일(22) 및 제1 코일(58) 사이의 에어 갭을 에어 갭 AG로 한다.

도 17은, 고유 주파수 f0을 고정한 상태에서, 에어 갭 AG를 변화시켰을 때의 전력 전송 효율과, 제1 코일(58)에 공급되는 전류의 주파수 f3의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 17에 도시한 그래프에 있어서, 횡축은, 제1 코일(58)에 공급하는 전류의 주파수 f3을 나타내고, 종축은, 전력 전송 효율(％)을 나타낸다. 효율 곡선 L1은, 에어 갭 AG가 작을 때의 전력 전송 효율과, 제1 코일(58)에 공급되는 전류의 주파수 f3의 관계를 모식적으로 나타낸다. 이 효율 곡선 L1로 나타낸 바와 같이, 에어 갭 AG가 작은 경우에는, 전력 전송 효율의 피크는 주파수 f4, f5(f4<f5)에 있어서 발생한다. 에어 갭 AG를 크게 하면, 전력 전송 효율이 높아질 때의 2개의 피크는, 서로 근접하게 변화한다. 그리고, 효율 곡선 L2로 나타낸 바와 같이, 에어 갭 AG를 소정 거리보다도 크게 하면, 전력 전송 효율의 피크는 1개로 되고, 제1 코일(58)에 공급되는 전류의 주파수가 주파수 f6일 때 전력 전송 효율이 피크로 된다. 에어 갭 AG를 효율 곡선 L2의 상태보다도 더 크게 하면, 효율 곡선 L3으로 나타낸 바와 같이 전력 전송 효율의 피크가 작아진다.

예를 들어, 전력 전송 효율의 향상을 도모하기 위한 방법으로서 다음과 같은 제1 방법이 고려된다. 제1 방법으로서는, 도 1에 도시한 제1 코일(58)에 공급하는 전류의 주파수를 일정하게 하여, 에어 갭 AG에 맞춰서 캐패시터(59)나 캐패시터(23)의 캐패시턴스를 변화시킴으로써, 송전부(56)와 수전부(20)의 사이에서의 전력 전송 효율의 특성을 변화시키는 방법을 들 수 있다. 구체적으로는, 제1 코일(58)에 공급되는 전류의 주파수를 일정하게 한 상태에서, 전력 전송 효율이 피크가 되도록, 캐패시터(59) 및 캐패시터(23)의 캐패시턴스를 조정한다. 이 방법에서는, 에어 갭 AG의 크기에 관계없이, 제1 코일(58) 및 제2 코일(22)에 흐르는 전류의 주파수는 일정하다. 또한, 전력 전송 효율의 특성을 변화시키는 방법으로서는, 송전 장치(50)와 고주파 전력 드라이버(54)의 사이에 설치된 정합기를 이용하는 방법이나, 컨버터(14)를 이용하는 방법 등을 채용하는 것도 가능하다.

또한, 제2 방법으로서는, 에어 갭 AG의 크기에 기초하여, 제1 코일(58)에 공급하는 전류의 주파수를 조정하는 방법이다. 예를 들어, 도 17에 있어서, 전력 전송 특성이 효율 곡선 L1로 되는 경우에는, 제1 코일(58)에는 주파수가 주파수 f4 또는 주파수 f5의 전류를 제1 코일(58)에 공급한다. 그리고, 주파수 특성이 효율 곡선 L2, L3으로 되는 경우에는, 주파수가 주파수 f6의 전류를 제1 코일(58)에 공급한다. 이 경우에서는, 에어 갭 AG의 크기에 맞춰서 제1 코일(58) 및 제2 코일(22)에 흐르는 전류의 주파수를 변화시키게 된다.

제1 방법에서는, 제1 코일(58)을 흐르는 전류의 주파수는, 고정된 일정한 주파수로 되고, 제2 방법에서는, 제1 코일(58)을 흐르는 주파수는, 에어 갭 AG에 의해 적절히 변화하는 주파수로 된다. 제1 방법이나 제2 방법 등에 의해, 전력 전송 효율이 높아지도록 설정된 특정한 주파수의 전류가 제1 코일(58)에 공급된다. 제1 코일(58)에 특정한 주파수의 전류가 흐름으로써, 제1 코일(58)의 주위에는, 특정한 주파수로 진동하는 자계(전자계)가 형성된다. 수전부(20)는, 수전부(20)와 송전부(56)의 사이에 형성되고, 또한 특정한 주파수로 진동하는 자계를 통하여 송전부(56)로부터 전력을 수전하고 있다. 따라서, 「특정한 주파수로 진동하는 자계」란, 반드시 고정된 주파수의 자계라고는 할 수 없다. 또한, 상기의 예에서는, 에어 갭 AG에 착안하여, 제1 코일(58)에 공급하는 전류의 주파수를 설정하도록 하고 있지만, 전력 전송 효율은, 제1 코일(58) 및 제2 코일(22)의 수평 방향의 어긋남 등과 같이 다른 요인에 의해서도 변화하는 것이며, 당해 다른 요인에 기초하여, 제1 코일(58)에 공급되는 전류의 주파수를 조정하는 경우가 있다.

또한 공명 코일로서 헬리컬 코일을 채용한 예에 대하여 설명하였지만, 공명 코일로서, 미앤더 라인 등의 안테나 등을 채용한 경우에는, 제1 코일(58)에 특정한 주파수의 전류가 흐름으로써, 특정한 주파수의 전계가 제1 코일(58)의 주위에 형성된다. 그리고, 이 전계를 통과시켜 송전부(56)와 수전부(20)의 사이에서 전력 전송이 행해진다.

본 실시 형태에 따른 전력 전송 시스템에 있어서는, 전자계의 「정전 자계」가 지배적인 근접장(에바네센트 장)을 이용함으로써, 송전 및 수전 효율의 향상이 도모되고 있다. 도 18은, 전류원 또는 자류원으로부터의 거리와 전자계의 강도의 관계를 나타낸 도면이다. 도 18을 참조하여, 전자계는 3개의 성분을 포함한다. 곡선 k1은, 파원으로부터의 거리에 반비례한 성분이며, 「복사 전자계」라 칭해진다. 곡선 k2는, 파원으로부터의 거리의 2승에 반비례한 성분이며, 「유도 전자계」라 칭해진다. 또한, 곡선 k3은, 파원으로부터의 거리의 3승에 반비례한 성분이며, 「정전 자계」라 칭해진다. 또한, 전자계의 파장을 「λ」로 하면, 「복사 전자계」와 「유도 전자계」와 「정전 자계」의 강도가 대략 동등해지는 거리는, λ/2π로 나타낼 수 있다.

「정전 자계」는, 파원으로부터의 거리와 함께 급격하게 전자파의 강도가 감소하는 영역이며, 본 실시 형태에 따른 전력 전송 시스템에서는, 이 「정전 자계」가 지배적인 근접장(에바네센트 장)을 이용하여 에너지(전력)의 전송이 행해진다. 즉, 「정전 자계」가 지배적인 근접장에 있어서, 근접하는 고유 주파수를 갖는 송전부(56) 및 수전부(20)(예를 들어 한 쌍의 LC 공진 코일)를 공명시킴으로써, 송전부(56)로부터 다른 쪽의 수전부(20)로 에너지(전력)를 전송한다. 이 「정전 자계」는 먼 곳으로 에너지를 전파하지 않으므로, 먼 곳까지 에너지를 전파하는 「복사 전자계」에 의해 에너지(전력)를 전송하는 전자파에 비하여, 공명법은 더 적은 에너지 손실로 송전할 수 있다.

이와 같이, 이 전력 전송 시스템에 있어서는, 송전부와 수전부를 전자계에 의해 공진(공명)시킴으로써 송전부와 수전부의 사이에서 비접촉으로 전력이 송전된다. 이러한 수전부와 송전부의 사이에 형성되는 전자장은, 예를 들어 근접장 공진(공명) 결합장이라 하는 경우가 있다. 그리고, 송전부와 수전부 사이의 결합 계수 κ는, 예를 들어 0.3 이하 정도이며, 바람직하게는 0.1 이하이다. 당연한 것이지만, 결합 계수 κ를 0.1 내지 0.3 정도의 범위도 채용할 수 있다. 결합 계수 κ는, 이러한 값으로 한정되는 것은 아니며, 전력 전송이 양호해지는 다양한 값을 취할 수 있다.

본 실시 형태의 전력 전송에 있어서의 송전부(56)와 수전부(20)의 결합을, 예를 들어 「자기 공명 결합」, 「자계(자장) 공명 결합」, 「자장 공진(공명) 결합」, 「근접장 공진(공명) 결합」, 「전자계(전자장) 공진 결합」 또는 「전계(전기장) 공진 결합」이라 한다.

「전자계(전자장) 공진 결합」은, 「자기 공명 결합」, 「자계(자장) 공명 결합」, 「전계(전기장) 공진 결합」의 모두를 포함하는 결합을 의미한다.

본 명세서 중에서 설명한 송전부(56)의 제1 코일(58)과 수전부(20)의 제2 코일(22)은, 코일 형상의 안테나가 채용되어 있기 때문에, 송전부(56)와 수전부(20)는, 주로 자계에 의해 결합하고 있으며, 송전부(56)와 수전부(20)는, 「자기 공명 결합」 또는 「자계(자장) 공명 결합」하고 있다.

또한, 제1 코일(58)이나 제2 코일(22)로서, 예를 들어 미앤더 라인 등의 안테나를 채용하는 것도 가능하며, 이 경우에는, 송전부(56)과 수전부(20)는, 주로 전계에 의해 결합하고 있다. 이때에는, 송전부(56)와 수전부(20)는, 「전계(전기장) 공진 결합」하고 있다.

도 13에 있어서, 수전부(20)와, 송전부(56)의 사이에서 전력 전송할 때에는, 제1 코일(58)에 소정의 주파수의 교류 전류가 공급된다.

제1 코일(58)에 소정의 교류 전류가 공급됨으로써, 제1 코일(58)의 주위에 소정의 주파수로 진동하는 전자계가 형성된다. 그리고, 제2 코일(22)이 당해 전자계로부터 전력을 수전한다. 또한, 수전부(20)와 송전부(56)의 사이에 자로(65)가 형성된다.

자로(65)는, 돌출부(29a)와, 제2 코일(22) 내와, 돌출부(29b)와, 에어 갭과, 돌출부(64b)와, 제1 코일(58) 내와, 돌출부(64a)와, 에어 갭과, 돌출부(29a)를 지나도록 형성된다.

도 18 및 도 19는, 제2 코일(22)의 주위에 형성되는 자계의 강도 분포를 나타내는 그래프이다. 도 18은, 권회축(O1)이 연장되는 방향에 있어서의 자계의 분포를 나타내는 그래프이다. 도 18에 도시한 그래프의 횡축은, 도 9에 도시한 벽부(25c) 또는 벽부(25e)로부터 권회축(O1)이 연장되는 방향의 거리(㎝)를 나타낸다. 그래프의 종축은, 자계 강도를 나타낸다.

도 19는, 권회축(O1)에 수직인 방향에 있어서의 자계의 분포를 나타내는 그래프이다. 이 도 18에 도시한 바와 같이, 그래프의 횡축은, 도 13에 도시한 벽부(25d) 또는 벽부(25f)로부터 권회축(O1)에 수직인 방향의 거리(㎝)를 나타낸다. 그래프의 종축은, 자계의 강도를 나타낸다.

이 도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이, 권회축(O1)이 연장되는 방향으로 길어지도록 강도가 높은 자계가 분포하는 것을 알 수 있다.

도 20 및 도 21은, 제2 코일(22)의 주위에 형성되는 전계의 분포를 나타내는 그래프이다. 도 20은, 권회축(O1)이 연장되는 방향에 있어서의 전계의 분포를 나타내는 그래프이다. 그래프의 횡축은, 도 13에 도시한 벽부(25c) 또는 벽부(25e)로부터 권회축(O1)이 연장되는 방향의 거리(㎝)를 나타내고, 종축은, 전계의 강도를 나타낸다.

도 21은, 권회축(O1)에 수직인 방향에 있어서의 전계의 분포를 나타내는 그래프이다. 횡축은, 도 13에 도시한 벽부(25d) 또는 벽부(25f)로부터 권회축(O1)에 수직인 방향에 있어서의 거리(㎝)를 나타낸다.

도 20 및 도 21에 도시한 바와 같이, 전계는, 권회축(O1)에 수직인 방향으로 길어지도록 분포하는 것을 알 수 있다. 그 한편, 도 20 및 도 21로부터 명백해진 바와 같이, 전계의 강도 자체는 약한 것을 알 수 있다.

여기서, 도 14에 있어서, 제2 코일(22)은 권회축(O1)이 폭 방향 D2로 연장되도록 배치되어 있다. 도 14에 도시한 중심선 O2는, 전동 차량(10)의 폭 방향 D2의 중앙부에 위치함과 함께, 전동 차량(10)의 전후 방향으로 연장되는 가상선이다. 여기서, 전동 차량(10)의 전후 방향의 거리를 거리 L1로 한다. 또한, 저면(76)과, 권회축(O1)을 전동 차량(10)의 상방으로부터 보았을 때, 저면(76) 내에 위치하는 권회축(O1)의 길이를 길이 L2로 한다. 도 14로부터 명백해진 바와 같이, 길이 L2는, 거리 L1보다도 짧다. 권회축(O1)은, 후륜(19R) 및 후륜(19L)을 지난다.

도 14에 있어서, 2점 차선으로 둘러싸인 제1 강도 영역 R1은, 전력 전송 시에, 제2 코일(22)의 주위에 형성되는 전자계 중, 강도가 높은 영역을 나타낸다. 또한, 제2 강도 영역 R2는, 제1 강도 영역 R1보다도 전자계 강도가 낮은 한편, 강도가 비교적 높은 영역을 나타낸다. 제3 강도 영역 R3은, 제2 강도 영역 R2보다도 전자계 강도가 낮은 한편, 강도가 비교적 높은 영역을 나타낸다.

길이 L2가 거리 L1보다도 짧아지도록, 제2 코일(22)이 배치되어 있기 때문에, 전동 차량(10)의 상방으로부터 저면(76) 및 제3 강도 영역 R3을 보면, 제3 강도 영역 R3의 적어도 일부가 저면(76)의 외부에 위치한다. 다시 말하면, 저면(76) 내에 위치하는 제3 강도 영역 R3의 영역이 작아진다.

도 22는, 비교예로서의 전동 차량(10)을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 이 도 22에 도시한 예에 있어서는, 제2 코일(22)은, 전동 차량(10)의 전후 방향의 중앙부이며, 폭 방향 D2의 중앙부에 위치하도록 배치되어 있다. 또한, 제2 코일(22)은, 권회축(O1)이 중심선 O2에 일치하도록 배치되어 있다.

이 도 22에 도시한 예에 있어서는, 전동 차량(10)을 평면으로 보면, 제3 강도 영역 R3의 모두가, 저면(76) 내에 위치한다. 이에 반하여, 도 14에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태 1에 따른 전동 차량(10)에 의하면, 제3 강도 영역 R3의 일부가 저면(76)의 외부에 위치한다.

이로 인해, 저면(76) 하에 있어서, 강도가 높은 전자계가 넓은 범위에서 분포되는 것이 억제되어 있으며, 전동 차량(10)에 탑재된 차량 탑재 기기가 전자계로부터 받는 영향을 저감할 수 있다. 또한, 차량 탑재 기기로서는, 차량 ECU(12), 정류기(13), 컨버터(14), 배터리(15), 파워 컨트롤 유닛(16) 및 모터 유닛(17) 등을 들 수 있다.

전동 차량(10)의 상방으로부터 제2 코일(22) 및 중심선 O2를 평면으로 보면, 중심선 O2는 제2 코일(22)을 지난다. 이로 인해, 제1 강도 영역 R1이 차량의 외부로 누설되는 것이 억제되어, 전동 차량(10)의 주위에 있는 전자 기기가 전자계로부터 받는 영향을 억제할 수 있다. 또한, 도 14에 도시한 예에 있어서는, 권회축(O1)이 연장되는 방향에 있어서의 제2 코일(22)의 중앙부가 중심선 O2 위에 위치하고 있다.

도 14에 있어서, 제2 코일(22)은, 권회축(O1)이 후륜(19R) 및 후륜(19L)을 지나도록 배치되어 있다. 이에 의해, 제2 강도 영역 R2가 후륜(19R) 및 후륜(19L)에 의해, 전동 차량(10)의 주위에 누설되는 것이 억제되어 있다. 이에 의해, 전동 차량(10)의 외부에 강도가 높은 전자계가 누설되는 것도 억제되어 있다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제2 코일(22)은 도어(83R, 83L)보다도 전동 차량(10)의 후방측에 설치되어 있다. 여기서, 수전부(20)와 송전부(56)의 사이에서 전력 전송을 행하고 있을 때, 운전자 등의 탑승원이 오르내리는 경우가 있다. 이때, 탑승원이 소지하는 전자 기기가 수전부(20)의 주위에 형성되는 전자계로부터 받는 영향을 저감할 수 있다.

여기서, 제2 코일(22)이 도어(83R, 83L)보다도 후방측에 위치하고 있다는 것은, 제2 코일(22)의 전체가 완전히 도어(83R, 83L)의 후단부보다도 후방에 위치하는 경우와, 제2 코일(22)의 일부가 도어(83R, 83L)의 후단부보다도 전방에 위치하는 경우도 포함한다. 제2 코일(22)의 일부가 도어(83R, 83L)의 후단부보다도 전방에 위치하는 경우라도, 권회축(O1)은, 도어(83R, 83L)의 후단부보다도 후방에 위치한다.

도 2에 있어서, 급유부(77)는 좌측면(71) 중, 후륜(19L)의 상방에 위치하는 부분에 설치되어 있다. 이로 인해, 전력 전송 시에 있어서도, 강도가 높은 전자계가 급유부(77)의 주위에 도달되는 것이 억제된다. 이에 의해, 급유 작업자가 급유 작업을 행할 때, 급유 작업자가 소지하는 전자 기기에 강도가 높은 전자계가 도달되는 것을 억제할 수 있다.

도 3에 있어서, 충전부(78)는 우측면(72) 중, 후륜(19R)의 상방에 위치하는 부분에 설치되어 있다. 이로 인해, 전력 전송 시에, 충전부(78)의 주위에서 충전 작업자가 충전 작업을 행하였다고 해도, 충전 작업자가 소지하는 전자 기기에 강도가 높은 전자계가 도달되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태 1에 있어서는, 급유부(77) 및 충전부(78)의 모두가 도어(83L, 83R)보다도 후방측에 배치된 예에 대하여 설명하였지만, 급유부(77) 및 충전부(78) 중 적어도 한쪽을 도어보다도 전방에 배치하도록 해도 된다.

도 23은, 본 실시 형태 1에 따른 전동 차량(10)의 제1 변형예를 나타내는 우측면도이다. 이 도 23에 도시한 예에 있어서는, 충전부(78)는 도어(83R)보다도 전방에 설치되어 있다. 또한, 이 도 23에 도시한 예에 있어서는, 우측면(72) 중, 전륜(18R)의 상방에 위치하는 부분에 설치되어 있다.

또한, 본 실시 형태 1에 있어서는, 제2 코일(22)은 권회축(O1)이 폭 방향 D2로 연장되도록 배치되어 있지만, 제2 코일(22)의 탑재 형태로서는, 이에 한정되지 않는다.

도 24는, 본 실시 형태 1에 따른 전동 차량(10)의 제2 변형예를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 이 도 24에 도시한 예에 있어서는, 제2 코일(22)은 권회축(O1)이 폭 방향 D2와 교차하도록 배치되어 있다. 이 예에 있어서도, 전동 차량(10)의 상방으로부터 저면(76)과 권회축(O1)을 평면으로 보았을 때, 저면(76) 내에 위치하는 권회축(O1)의 길이 L2는, 전동 차량(10)의 전후 방향 길이 L1보다도 짧다.

이로 인해, 저면(76)의 하방에 있어서, 넓은 범위에 걸쳐 강도가 높은 전자계가 분포되는 것이 억제된다. 이에 따라, 차량 탑재 기기에 강도가 높은 전자계가 도달되는 것을 억제할 수 있다.

[실시 형태 2]

도 25 내지 도 27을 이용하여, 본 실시 형태 2에 따른 전동 차량(10)에 대하여 설명한다. 또한, 도 25 내지 도 27에 도시한 구성 중, 상기 도 1 내지 도 24에 도시한 구성과 동일 또는 상당하는 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략하는 경우가 있다. 도 25는, 본 실시 형태 2에 따른 전동 차량(10)을 나타내는 좌측면도이며, 도 26은, 전동 차량(10)의 우측면도이다. 도 27은, 전동 차량(10)을 모식적으로 나타내는 평면도이다.

도 25 및 도 26에 도시한 바와 같이, 수전부(20)는 저면(76) 중, 구동실(80)의 하방에 위치하는 부분에 설치되어 있다. 도 26에 도시한 바와 같이, 수전부(20)는, 전륜(18R) 및 전륜(18L)의 사이에 배치되고, 제2 코일(22)은, 권회축(O1)이 전륜(18R) 및 전륜(18L)을 지나도록 배치되어 있다. 이로 인해, 본 실시 형태 2에 따른 전동 차량(10)에 있어서도, 전동 차량(10)의 주위에 강도가 높은 전자계가 누설되는 것이 억제되어 있다.

도 26에 도시한 바와 같이, 충전부(78)는 도어(83R)보다도 전방에 설치되어 있다. 충전부(78)는 우측면(72) 중, 후륜(19R)의 상방에 위치하는 부분에 설치되어 있다. 이로 인해, 강도가 높은 전자계가 충전부(78)에 도달되는 것을 억제할 수 있다.

급유부(77)는 좌측면(71) 중, 도어(83L)보다도 후방에 배치되어 있다. 수전부(20)는, 도어(83L)보다도 전방측에 배치되어 있으며, 급유부(77)와 수전부(20)의 사이에는, 도어(83L)가 배치되어 있다. 이로 인해, 급유부(77)와 수전부(20) 사이의 거리는 길고, 급유부(77)에 강도가 높은 전자계가 도달되는 것이 억제되어 있다.

또한, 본 실시 형태 2에 있어서도, 저면(76) 내에 위치하는 권회축(O1)의 길이는, 전동 차량(10)의 전후 방향의 길이보다도 짧기 때문에, 저면(76) 하에 있어서, 강도가 높은 전자계가 넓은 범위에 걸쳐 형성되는 것을 억제할 수 있다.

[실시 형태 3]

도 28 내지 도 31을 이용하여, 본 실시 형태 3에 따른 전동 차량(10)에 대하여 설명한다. 또한, 도 28 내지 도 31에 도시한 구성 중, 상기 도 1 내지 도 27에 도시한 구성과 동일 또는 상당하는 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략하는 경우가 있다.

도 28은, 본 실시 형태 3에 따른 전동 차량(10)을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 이 도 28에 도시한 바와 같이, 수전부(20)는, 후륜(19R)과 후륜(19L)의 사이에 배치되어 있다.

도 29는, 수전부(20)를 나타내는 평면도이다. 도 30은, 도 29에 도시한 XXX-XXX선에 있어서의 단면도이다. 도 29 및 도 30에 도시한 바와 같이, 수전부(20)는, 페라이트 코어(21)와, 이 페라이트 코어(21)의 하면에 설치된 코일 유닛(120)을 포함한다.

페라이트 코어(21)는, 직사각형 형상을 포함하도록 형성되어 있으며, 도 28에 도시한 바와 같이, 페라이트 코어(21)는 폭 방향 D2로 길어지도록 배치되어 있다.

도 29 및 도 30에 있어서, 코일 유닛(120)은 페라이트 코어(21)의 길이 방향으로 배열되는 코일(121)과, 코일(122)을 포함한다.

코일(121)은 연직 방향으로 연장되는 권회축 O4를 중심으로 리츠선(코일선)을 권회함으로써, 형성되어 있으며, 리츠선은, 페라이트 코어(21)의 하면에 따라 연장하는 평면 내에서 권회되어 있다.

코일(122)은 연직 방향으로 연장되는 권회축 O5를 중심으로 리츠선(코일선)을 권회함으로써, 형성되어 있으며, 리츠선은, 페라이트 코어(21)의 하면을 지나는 가상 평면 내에서 권회되어 있다.

또한, 코일(121) 및 코일(122)은, 모두, 중공 형상으로 권회되어 있으며, 코일(121) 및 코일(122)의 중공부로부터 페라이트 코어(21)가 노출되어 있다.

도 31은, 수전부(20) 및 송전부(56)를 나타내는 사시도이다. 이 도 31에 도시한 바와 같이, 송전부(56)도 수전부(20)와 마찬가지로 형성되어 있다.

송전부(56)는, 판상으로 형성된 코어 페라이트 코어(126)와, 이 코어 페라이트 코어(126)의 상면 위에 배치된 코일 유닛(125)을 포함한다.

코어 페라이트 코어(126)도 직사각형 형상으로 형성되어 있다. 코일 유닛(125)은 코어 페라이트 코어(126)의 길이 방향으로 배열되는 코일(123)과, 코일(124)을 포함한다.

코일(123)은, 권회축의 주위를 둘러싸도록 리츠선(코일선)을 권회하여 형성되어 있으며, 리츠선은, 코어 페라이트 코어(126)의 상면을 지나는 평면으로 권회되어 있다. 코일(124)은, 권회축의 주위를 둘러싸도록 리츠선을 권회하여 형성되어 있으며, 이 리츠선도 코어 페라이트 코어(126)의 상면을 지나는 평면으로 권회되어 있다.

코일(123) 및 코일(124)은, 모두, 중공 형상으로 권회되어 있으며, 코일(123) 및 코일(124)의 중공부로부터 코어 페라이트 코어(126)가 노출되어 있다.

이와 같이 형성된 수전부(20)와, 송전부(56)의 사이에서 전력 전송하면, 자로가 수전부(20)와 송전부(56)의 사이에서 형성된다.

자로(130)는, 코일(123)의 중공부와, 에어 갭과, 코일(121)의 중공부와, 페라이트 코어(21) 중, 코일(121)의 중공부로부터 노출되는 부분과, 페라이트 코어(21)의 코일(121) 및 코일(122)의 사이에 위치하는 부분을 지난다. 또한, 자로(130)는 페라이트 코어(21) 중, 코일(122)의 중공부로부터 노출되는 부분과, 코일(122)의 중공부와, 에어 갭과, 코일(124)의 중공부를 지난다. 또한, 자로(130)는 페라이트 코어(126) 중, 코일(124)의 중공부로부터 노출되는 부분과, 페라이트 코어(126) 중, 코일(123)과 코일(124)의 사이에 위치하는 부분과, 페라이트 코어(126) 중, 코일(123)의 중공부로부터 노출되는 부분을 지난다.

이와 같이, 수전부(20)와 송전부(56)의 사이에서 자로(130)가 형성됨으로써, 수전부(20)와 송전부(56)의 사이에 있어서의 전력 전송 효율의 향상이 도모되고 있다.

여기서, 도 31에 있어서, 예를 들어 코일(122)의 중공부로부터 코일(121)의 중공부를 향해 자속이 흐를 때, 자속의 일부가 코일(121)의 중공부를 향해 흐르지 않고, 페라이트 코어(21)의 단부로부터 외부를 향해 방출되고, 그 후, 에어 갭을 지나 페라이트 코어(126)의 단부에 도달되는 경우가 있다.

마찬가지로, 코일(121)의 중공부로부터 코일(122)의 중공부를 향해 자속이 흐를 때, 자속의 일부가 코일(122)의 중공부에 인입하지 않고, 페라이트 코어(21)의 단부로부터 외부를 향해 방사되고, 그 후, 페라이트 코어(126)의 단부에 도달된다.

이 결과, 수전부(20)와 송전부(56)의 사이에서 전력 전송을 행하면, 도 28에 도시한 바와 같이, 제1 강도 영역 R1, 제2 강도 영역 R2 및 제3 강도 영역 R3은, 코일(121)과 코일(122)의 배열 방향에 대하여 수직인 방향보다도 코일(121)과 코일(122)의 배열 방향으로 넓게 분포된다.

여기서, 도 28에 도시한 바와 같이, 코일(121)과 코일(122)은, 폭 방향 D2로 배열되어 있다. 이에 의해, 제1 강도 영역 R1, 제2 강도 영역 R2 및 제3 강도 영역 R3은, 진행 방향 D1보다도 폭 방향 D2로 넓게 분포된다. 그리고, 제3 강도 영역 R3이 전동 차량(10)의 외부로도 넓어지고, 저면(76) 아래로 넓어지는 제3 강도 영역 R3의 영역이 저감된다.

이에 의해, 전동 차량(10)에 탑재된 차량 탑재 기기에 강도가 높은 전자계가 도달되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태 3에 따른 전동 차량(10)에 있어서도, 충전부(78)는 우측면(72) 중, 후륜(19R)의 상방에 위치하는 부분에 설치되어 있다. 또한, 급유부(77)는 좌측면(71) 중, 후륜(19L)의 상방에 위치하는 부분에 설치되어 있다.

[실시 형태 4]

도 32 내지 도 38을 이용하여, 본 실시 형태 4에 따른 전동 차량(10)에 대하여 설명한다. 또한, 도 32 내지 도 38에 도시한 구성 중, 상기 도 1 내지 도 31에 도시한 구성과 동일 또는 상당하는 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략하는 경우가 있다.

도 32는, 본 실시 형태 4에 따른 전동 차량(10)을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 도 33은, 수전부(20)를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 이 도 33에 도시한 바와 같이, 수전부(20)는 페라이트 코어(140)와, 이 페라이트 코어(140)에 권회된 코일 유닛(141)을 포함한다.

페라이트 코어(140)는 축부(146)와, 이 축부(146)의 한쪽 단부에 형성된 광폭부(145)와, 축부(146)의 다른 쪽 단부에 설치된 광폭부(147)를 포함한다. 코일 유닛(141)은 판상으로 형성되어 있다. 광폭부(145)의 폭 W4와 광폭부(147)의 폭 W5는, 축부(146)의 폭 W3보다도 크다.

또한, 수전부(20)로서, 페라이트 코어(140) 대신에 알루미늄판을 채용하여도 된다.

코일 유닛(141)은, 축부(146)에 권회된 코일(142) 및 코일(143)을 포함한다. 코일(142) 및 코일(143)은, 모두, 권회축(O1)의 주위를 둘러싸도록 형성되어 있다. 코일(142)과 코일(143)은, 권회축(O1)이 연장되는 방향으로 간격을 두고 배치되어 있으며, 코일(142)과, 코일(143)은, 축부(146)의 길이 방향으로 간격을 두고 설치되어 있다.

여기서, 코일(142)과, 코일(143)에는, 따로따로 전류가 공급 가능하게 되어 있다. 이로 인해, 코일(142)을 흐르는 전류의 방향과, 코일(143)을 흐르는 전류의 방향은, 따로따로 제어 가능하게 되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 따른 수전부(20)는, 동종의 송전부(56)뿐만 아니라, 이종의 송전부(56)로부터도 전력을 수전할 수 있다.

따라서, 먼저, 수전부(20)와 동종의 송전부(56)로부터 전력 수전할 때에 대하여, 도 34를 이용하여 설명한다.

도 34는, 수전부(20)와 송전부(56)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 이 도 34에 도시한 바와 같이, 송전부(56)는 페라이트 코어(150)와, 이 페라이트 코어(150)에 설치된 코일 유닛(154)과, 제어부(157)를 포함한다.

페라이트 코어(150)는, 축부(151)와, 이 축부(151)의 한쪽 단부에 설치된 광폭부(152)와, 축부(151)의 다른 쪽 단부에 설치된 광폭부(153)를 포함한다. 또한, 광폭부(152) 및 광폭부(153)의 폭은, 축부(151)의 폭보다도 크다.

또한, 송전부(56)에 있어서, 페라이트 코어(150) 대신에, 알루미늄판을 채용하여도 된다.

코일 유닛(154)은, 축부(151)에 설치된 코일(155)과, 축부(151)에 설치됨과 함께, 코일(155)과 간격을 두고 배치된 코일(156)을 포함한다.

여기서, 코일(155)을 흐르는 전류의 방향과, 코일(156)을 흐르는 전류의 방향은, 각각 따로따로 제어 가능하게 되어 있다.

제어부(157)는, 코일(155)을 흐르는 전류의 유통 방향을 전환(제어) 가능함과 함께, 코일(156)을 흐르는 전류의 유통 방향도 전환(제어) 가능하다.

이와 같이 형성된 수전부(20)와 송전부(56) 사이의 전력 전송에 대하여 설명한다. 여기서, 도 34에 있어서, 코일(155) 및 코일(156)에 동일한 방향으로 전류를 흘린다. 이에 의해, 자로(158)가 형성된다. 자로(158)는 광폭부(152)와, 코일(155) 내와, 축부(151)와, 코일(156) 내와, 광폭부(153)와, 에어 갭과, 광폭부(147)와, 코일(143)과, 축부(146)와, 코일(142)과, 광폭부(145)와, 에어 갭을 지난다. 이에 의해, 코일(142) 및 코일(143)에 전류가 흐른다. 이와 같이 하여, 수전부(20)는 수전부(20)와 동종의 송전부(56)로부터 전력을 수전할 수 있다.

여기서, 광폭부(145)와 광폭부(152)의 사이에서 흐르는 자속은, 어느 정도 넓어진다. 마찬가지로, 광폭부(147)과 광폭부(153)의 사이를 흐르는 자속도 어느 정도 넓어진다. 이에 의해, 전력 전송 시에 있어서, 전자계는, 권회축(O1)이 연장되는 방향으로 넓게 분포된다.

도 35를 이용하여, 수전부(20)와 상이한 타입의 송전부(56)로부터 수전부(20)가 전력을 수전하는 메커니즘에 대하여 설명한다.

도 35에 있어서, 송전부(56)는 페라이트 코어(160)와, 이 페라이트 코어(160)에 설치된 코일(163)을 포함한다.

페라이트 코어(160)는, 중앙부에 홈부(164)가 형성된 판상의 기초부(162)와, 홈부(164)에 형성된 축부(161)를 포함한다. 코일(163)은 홈부(164) 내에 배치됨과 함께, 축부(161)를 둘러싸도록 배치되어 있다.

이와 같이, 형성된 수전부(20)와 송전부(56) 사이에서의 전력 전송의 메커니즘에 대하여 설명한다.

여기서, 코일(163)에 전류가 흐르면, 자로(165)와, 자로(166)가 형성된다. 자로(165)는, 예를 들어 축부(161)와 에어 갭과 축부(146)와 코일(142) 내와, 광폭부(145)와 에어 갭과 기초부(162)를 지난다.

자로(166)는, 축부(161)와 에어 갭과 축부(146)와 코일(143) 내와, 광폭부(147)와 에어 갭과 기초부(162)를 지난다.

그리고, 코일(142)과, 코일(143)에 전류가 흐른다. 이때, 코일(143)과, 코일(142)은, 전류가 흐르는 방향이 역으로 된다. 이와 같이 하여, 수전부(20)는 송전부(56)로부터 전력을 수전한다.

여기서, 상기와 같은 수전부(20)가 전력을 수전하면, 강도가 높은 전자계는, 코일(142) 및 코일(143)의 권회축(O1)이 연장되는 방향으로 넓게 분포된다.

이와 같이 수전부(20)와, 수전부(20)와 동종의 송전부(56)의 사이에서 전력 전송하는 경우와, 또한, 수전부(20)와, 수전부(20)와 이종의 송전부(56)의 사이에서 전력 전송하는 경우의 어느 경우라도, 강도가 높은 전자계는, 권회축(O1)이 연장되는 방향으로 넓게 분포된다.

도 32에 있어서, 권회축(O1)이 폭 방향 D2로 연장되도록 코일 유닛(141)이 배치되어 있다. 이 결과, 제1 강도 영역 R1, 제2 강도 영역 R2 및 제3 강도 영역 R3은, 진행 방향 D1보다도 폭 방향 D2로 넓게 분포되고, 제3 강도 영역 R3의 일부가 저면(76)보다도 외부에 도달된다. 이에 의해, 저면(76) 하에 있어서, 강도가 높은 전자계가 분포하는 영역이 광범위하게 되는 것이 억제된다. 그리고, 전동 차량(10)에 탑재된 차량 탑재 기기에 강도가 높은 전자계가 도달되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 도 36은, 수전부(20)의 변형예를 나타내는 평면도이다. 이 도 36에 도시한 바와 같이, 수전부(20)는 코일(142)과 코일(143)의 사이에 설치된 중간 코일(149)을 더 포함한다. 이 도 36에 도시한 예에 있어서도, 각종 송전부(56)로부터 전력을 수전할 수 있다. 또한, 도 37은, 도 36에 도시한 수전부(20)와, 이 수전부(20)와 동종의 송전부(56)의 사이에서 전력 전송하고 있을 때의 모습을 나타내는 사시도이다. 이 도 37에 도시한 바와 같이, 전자계는, 권회축(O1)이 연장되는 방향으로 넓게 분포된다.

도 38은, 도 36에 도시한 수전부(20)와, 당해 수전부(20)와 상이한 타입의 송전부(56)의 사이에서 전력 전송하고 있을 때의 모습을 나타내는 사시도이다. 이 도 38에 도시한 예에 있어서도, 전력 전송 시의 전자계는, 권회축(O1)이 연장되는 방향으로 넓게 분포된다.

이와 같이, 도 36에 도시한 수전부(20)에 있어서도, 각종 송전부(56)로부터 전력을 수전할 수 있다. 이와 같이, 수전부(20)와, 수전부(20)와 동종의 송전부(56)와 전력 전송하는 경우와, 수전부(20)와, 수전부(20)와 이종의 송전부(56)와 전력 전송하는 경우의 모든 경우에 있어서도, 권회축(O1)이 연장되는 방향으로 제1 강도 영역 R1, 제2 강도 영역 R2 및 제3 강도 영역 R3이 넓게 분포된다.

이로 인해, 도 32에 도시한 바와 같이, 권회축(O1)이 폭 방향 D2를 향하도록 배치함으로써, 저면(76) 하에 있어서, 강도가 높은 전자계가 광범위에 걸쳐 분포되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 전동 차량(10)에 탑재된 차량 탑재 기기에 강도가 높은 전자계가 도달되는 것을 억제할 수 있다.

[실시 형태 5]

도 39 내지 도 43을 이용하여, 본 실시 형태 5에 따른 전동 차량(10)에 대하여 설명한다. 또한, 도 39 내지 도 43에 도시한 구성 중, 상기 도 1 내지 도 38에 도시한 구성과 동일 또는 상당하는 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략하는 경우가 있다.

도 39는, 본 실시 형태 5에 따른 전동 차량(10)을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 이 도 39에 도시한 바와 같이, 수전부(20)는 후륜(19L)과 후륜(19R)의 사이에 배치되어 있다.

도 40에 있어서, 수전부(20)는 페라이트 코어(170)와, 이 페라이트 코어(170)에 설치된 코일 유닛(171)을 포함한다.

페라이트 코어(170)는, 복수의 코어편(173, 174, 175, 176)을 포함한다. 각 코어편(173, 174, 175, 176)의 한쪽 단부는, 서로 접속되어 있다.

코일 유닛(171)은, 코어편(173)에 권회된 코일(184)과, 코어편(174)에 권회된 코일(181)과, 코어편(175)에 권회된 코일(182)과, 코어편(176)에 권회된 코일(183)을 포함한다. 이에 의해, 페라이트 코어(170)는, 십자 형상으로 되어 있다. 또한, 페라이트 코어(170)는 판상으로 형성되어 있다.

코일(181)과, 코일(183)은, 모두, 권회축(O1b)의 주위를 둘러싸도록 형성되어 있으며, 코일(181)과 코일(183)은 서로 권회축(O1b)가 연장되는 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다.

코일(182)과, 코일(184)은, 모두, 권회축(O1a)의 주위를 둘러싸도록 형성되고, 코일(182)과 코일(184)은 서로 권회축(O1a)가 연장되는 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다.

도 39에 있어서, 권회축(O1a)와 권회축(O1b)와 저면(76)을 전동 차량(10)의 상방으로부터 평면으로 본 것이다. 저면(76) 내에 위치하는 권회축(O1a)의 길이와, 저면(76) 내에 위치하는 권회축(O1b)의 길이는, 모두, 전동 차량(10)의 전후 방향 길이 L1보다도 짧다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 저면(76) 내에 위치하는 권회축(O1a)의 길이와, 저면(76) 내에 위치하는 권회축(O1b)의 길이의 합계는, 전동 차량(10)의 전후 방향 길이 L1보다도 짧다.

이와 같이 형성된 수전부(20)는 각종 타입의 송전부에도 대응할 수 있다. 도 41은, 도 40에 도시한 수전부(20)와, 이 수전부(20)와 동일한 타입의 수전부(20)의 사이에서 전력 전송하고 있을 때의 모습을 나타내는 사시도이다. 이 도 41에 도시한 바와 같이, 송전부(56)는, 십자 형상의 페라이트 코어(185)와, 이 페라이트 코어(185)에 설치된 코일 유닛(186)을 포함한다.

페라이트 코어(185)는, 복수의 코어편부를 포함한다. 코일 유닛(186)은 각 코어편에 권회된 코일(187, 188, 189, 190)을 포함한다.

이와 같이 형성된 송전부(56)와 수전부(20)의 사이에서 전력 전송할 때에는, 송전부(56)의 코일(187, 188, 189, 190)에 전류가 흐른다. 이에 의해, 예를 들어 도 41에 도시한 예에 있어서는, 코일(184)과 코일(187)의 사이에서 자로(195)가 형성된다. 코일(181)과 코일(188)의 사이에서 자로(196)가 형성된다. 코일(182)과 코일(189)의 사이에서 자로(197)가 형성된다. 코일(183)과 코일(190)의 사이에서 자로(198)가 형성된다.

이와 같이, 수전부(20)와, 송전부(56)의 사이에서 복수의 자로가 형성되고, 수전부(20)가 송전부(56)로부터 전력을 수전한다. 이와 같이, 수전부(20)와 송전부(56)의 사이에서 전력 전송할 때에 있어서, 코어편(173)과 페라이트 코어(185)의 사이에서는, 자속은, 권회축(O1a)가 연장되는 방향으로 팽창된다. 코어편(175)과 페라이트 코어(185)의 사이에서는, 자속은, 권회축(O1a)가 연장되는 방향으로 팽창된다. 또한, 코어편(174)과 페라이트 코어(185)의 사이와, 코어편(176)과 페라이트 코어(185)의 사이에 있어서는, 자속은, 권회축(O1b)가 연장되는 방향으로 팽창된다.

이 결과, 도 39에 도시한 바와 같이, 제1 강도 영역 R1, 제2 강도 영역 R2 및 제3 강도 영역 R3은, 모두, 권회축(O1a) 및 권회축(O1b)가 연장되는 방향으로 팽창된다. 이때, 권회축(O1a)가 저면(76) 내에 위치하는 길이는 짧고, 권회축(O1b)가 저면(76) 내에 위치하는 길이가 짧다.

이에 의해, 저면(76) 하에 있어서, 강도가 높은 전자계가 광범위하게 넓어지는 것이 억제되고, 전동 차량(10)에 탑재된 차량 탑재 기기에 강도가 높은 전자계가 도달되는 것이 억제된다. 이어서, 도 42를 이용하여, 수전부(20)와, 이 수전부(20)는 상이한 타입의 송전부(56)의 사이에서 전력 전송할 때에 대하여 설명한다.

도 42는, 수전부(20)와, 송전부(56)의 사이에서 전력 전송할 때의 모습을 나타내는 사시도이다. 이 도 42에 있어서, 송전부(56)는 페라이트 코어(160)와, 코일(163)을 포함한다.

기초부(162)는, 판상으로 형성되어 있으며, 이 기초부(162)에는, 홈부(164)과, 이 홈부(164)의 중앙부로부터 상방을 향해 돌출되도록 형성된 축부(161)를 포함한다. 코일(163)은 축부(161)에 권회되어 있다.

이와 같이, 형성된 송전부(56)와 수전부(20)의 사이에서 전력 전송할 때에는, 송전부(56)의 코일(163)에 전류가 흐른다.

이에 의해, 수전부(20)와 송전부(56)의 사이에서 자로(201, 202)가 형성된다. 예를 들어, 자로(202)는 축부(161)와, 에어 갭과, 페라이트 코어(170)의 중앙부와, 코일(181) 내와, 코어편(174)의 단부와, 에어 갭과, 페라이트 코어(160)를 지난다. 자로(202)는 축부(161)와 에어 갭과 페라이트 코어(170)의 중앙부와, 코일(183) 내와, 코어편(176)과, 에어 갭과, 페라이트 코어(160)를 지난다.

이와 같이, 수전부(20)와 송전부(56)의 사이에서 자로가 형성됨으로써, 코일(181)과, 코일(183)에 큰 전류가 흐른다. 이에 의해, 수전부(20)가 송전부(56)로부터 전력을 수전한다.

여기서, 코어편(174)과, 페라이트 코어(160)의 사이에 있어서는, 자속은, 권회축(O1b)가 연장되는 방향으로 넓게 분포된다. 마찬가지로 코어편(176)과 페라이트 코어(160)의 사이에 있어서도, 자속은, 권회축(O1b)가 연장되는 방향으로 넓게 분포된다.

이와 같이, 본 실시 형태에 따른 전동 차량(10)에 탑재된 수전부(20)에 의하면, 각종 송전부(56)로부터 전력을 수전할 수 있다.

여기서, 도 43에 도시한 바와 같이, 제1 강도 영역 R1, 제2 강도 영역 R2 및 제3 강도 영역 R3은, 권회축(O1b)가 연장되는 방향으로 넓게 분포된다. 저면(76) 내에 위치하는 권회축(O1b)의 길이는 짧다. 이에 의해, 저면(76) 하에 있어서, 강도가 높은 전자계가 광범위하게 넓어지는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 전동 차량(10)에 탑재된 차량 탑재 기기에 강도가 높은 전자계가 도달되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 상기의 실시 형태에 있어서는, 소위 전자계 공진(공명) 결합 등을 이용한 예에 대하여 설명하였지만, 소위 전자기 유도 타입의 비접촉 충전 방식에도 적용할 수 있다. 또한, 1차 코일(58)에 전력을 전자기 유도로 송전하는 전자기 유도 코일이나 2차 코일(22)로부터 전자기 유도로 전력을 수전하는 전자기 유도 코일을 설치하여도 된다.

금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 특허청구범위에 의해 개시되고, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다. 또한, 상기 수치 등은, 예시이며, 상기 수치 및 범위에 한정되지 않는다.

본 발명은, 차량에 적용할 수 있다.

10: 전동 차량
11, 91: 수전 장치
13: 정류기
14: 컨버터
15: 배터리
16: 파워 컨트롤 유닛
17: 모터 유닛
18L, 18R: 전륜
19L, 19R: 후륜
20, 96: 수전부
21, 57, 126, 140, 150, 160, 170, 185: 페라이트 코어
22, 58, 92, 94, 97, 99, 121, 122, 123, 124, 142, 143, 155, 156, 163, 181, 182, 183, 184, 187, 188, 189, 190: 코일
23, 59, 95, 98: 캐패시터
24, 60: 하우징
25, 62: 실드
25a: 천장판부
25b: 주위벽부
26: 덮개부
27, 61: 고정 부재
28: 볼트
29a, 29b, 64a, 64b: 돌출부
30, 31: 절연편
164: 홈부
35: 제1 단부
36: 제2 단부
37, 75: 상면
38, 76: 저면
39, 40: 측면
41, 42: 단부면
43, 45: 긴 변부
44, 46: 짧은 변부
47: 사이드 멤버
49: 플로어 패널
50, 90: 송전 장치
51: 외부 급전 장치
52: 주차 스페이스
53: 교류 전원
54: 고주파 전력 드라이버
55, 157: 제어부
56: 송전부
56: 타입 송전부
63: 덮개 부재
65, 130, 158, 165, 166, 195, 196, 197, 198, 201, 202, 202: 자로
66: 루프
67: 해치
67a: 상면부
67b: 배면부
68: 화물실
70: 차량 본체
71: 좌측면
72: 우측면
73: 정면
74: 배면
77: 급유부
78: 충전부
79: 연료 탱크
80: 구동실
81: 탑승원 수용실
82L, 82R: 승강용 개구부
83L, 83R: 도어
84L, 84R: 프론트 펜더
85L, 85R: 리어 펜더
86: 프론트 범퍼
87: 리어 범퍼
88: 엔진 루프
120, 125, 141, 154, 171, 186: 코일 유닛
126: 코어 페라이트 코어
145, 147, 152, 153: 광폭부
146, 151, 161: 축부
149: 중간 코일
162: 기초부
O1b, O1a, O1, O4, O5: 권회축

Claims

외부에 설치된 송전부(56)로부터 비접촉으로 전력을 수전하는 코일(22)과,
저면과,
차량의 폭 방향으로 배열하는 제1 차륜 및 제2 차륜을 구비한 차량이며,
상기 코일(22)은, 상기 코일(22)의 권회축(O1)의 주위를 둘러싸도록 형성되고,
상기 차량의 상방으로부터 상기 권회축(O1)과 상기 저면(76)을 보면, 상기 저면(76) 내에 위치하는 상기 권회축(O1)의 길이가 상기 차량의 전후 방향의 길이보다도 짧아지도록 상기 코일(22)이 배치되고,
상기 코일(22)은, 상기 권회축(O1)이 상기 제1 차륜과 상기 제2 차륜을 지나도록 배치된, 차량.
제1항에 있어서,
상기 코일(22)은, 상기 권회축(O1)이 상기 차량의 폭 방향으로 연장되도록 배치된, 차량.
제1항에 있어서,
탑승원을 수용하는 탑승원 수용실의 개구부를 개폐하는 도어를 더 구비하고,
상기 코일(22)은, 상기 도어보다도 진행 방향 전방측 또는 진행 방향 후방측 중 적어도 한쪽에 설치된, 차량.
삭제
제1항에 있어서,
에너지를 공급하는 공급부가 접속되는 접속부를 더 구비하고,
상기 접속부는, 상기 차량의 측면 중, 상기 제1 차륜의 상방에 위치하는 부분과, 상기 제2 차륜의 상방에 위치하는 부분 중 적어도 한쪽에 설치된, 차량.
제1항에 있어서,
상기 코일(22)은, 저면(76)측에 설치된, 차량.
제1항에 있어서,
상기 차량의 상방으로부터 상기 코일(22)을 보면, 상기 차량의 폭 방향의 중앙부를 지나 상기 차량의 전후 방향으로 연장되는 중심선은, 상기 코일(22)을 지나는, 차량.
제1항에 있어서,
상기 코일(22)은 제1 코일과, 제2 코일을 포함하고,
상기 제1 코일과, 상기 제2 코일은, 상기 권회축(O1)이 연장되는 방향으로 서로 간격을 두고 배치된, 차량.
제1항에 있어서,
상기 코일(22)은,
제1 권회축(O1)의 주위를 둘러싸도록 형성된 제3 코일과,
상기 제1 권회축의 주위를 둘러싸도록 형성됨과 함께, 상기 제3 코일과 간격을 두고 배치된 제4 코일과,
제2 권회축의 주위를 둘러싸도록 형성된 제5 코일과,
상기 제2 권회축의 주위를 둘러싸도록 형성됨과 함께, 상기 제5 코일과 간격을 두고 배치된 제6 코일
을 포함하고,
상기 차량의 상방으로부터 상기 제1 권회축과 상기 제2 권회축과 상기 저면(76)을 보면, 상기 저면(76) 내에 위치하는 상기 제1 권회축의 길이와, 상기 저면(76) 내에 위치하는 상기 제2 권회축의 길이의 모두가 상기 차량의 전후 방향의 길이보다도 짧은, 차량.
제1항에 있어서,
상기 코일(22)을 포함하는 수전부를 갖고,
상기 송전부(56)의 고유 주파수와 상기 수전부(20)의 고유 주파수의 차는, 상기 수전부(20)의 고유 주파수의 10％ 이하인, 차량.
제1항에 있어서,
상기 코일(22)을 포함하는 수전부를 갖고,
상기 수전부(20)와 상기 송전부(56)의 결합 계수는, 0.1 이하인, 차량.
제1항에 있어서,
상기 코일(22)을 포함하는 수전부를 갖고,
상기 수전부(20)는, 상기 수전부(20)와 상기 송전부(56)의 사이에 형성되고, 또한 특정한 주파수로 진동하는 자계와, 상기 수전부(20)와 상기 송전부(56)의 사이에 형성되고, 또한 특정한 주파수로 진동하는 전계 중 적어도 한쪽을 지나 상기 송전부(56)로부터 전력을 수전하는, 차량.
외부에 설치된 송전부(56)로부터 비접촉으로 전력을 수전하는 제1 코일 및 제2 코일을 구비한 차량이며,
상기 제1 코일은, 연직 방향으로 연장되는 제1 권회축의 주위를 둘러싸도록 형성되고,
상기 제2 코일은, 연직 방향으로 연장되는 제2 권회축의 주위를 둘러싸도록 형성되고,
상기 제1 코일과 상기 제2 코일은, 상기 차량의 폭 방향으로 배열되고, 수전 시에 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일에 수전 전류가 흐르고, 상기 제1 코일을 흐르는 수전 전류의 전류 방향과 상기 제2 코일을 흐르는 수전 전류의 전류 방향은 반대 방향이 되도록, 제1 코일 및 제2 코일이 형성되고,
상기 차량의 진행 방향에 있어서의 상기 제1 코일의 길이는, 상기 차량의 폭방향에 있어서의 상기 제1 코일의 길이보다 길고,
상기 차량의 진행 방향에 있어서의 상기 제2 코일의 길이는, 상기 차량의 폭 방향에 있어서의 상기 제2 코일의 길이보다 긴, 차량.