WO2014125596A1 - 受電装置および送電装置 - Google Patents

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WO2014125596A1
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power
power transmission
coil
power receiving
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PCT/JP2013/053511
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真士 市川
山田 英明
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a power reception device and a power transmission device.
  • a power transmission device that transmits power in a contactless manner and a power reception device that receives power are known.
  • a wireless power transmission device described in US Patent Application Publication No. 2011/0074346 includes a lid member that covers a coil, and a temperature sensor is attached to the lid member. Thereby, when a foreign substance exists in the vicinity of the coil and heat is generated due to the foreign substance, the presence of the foreign substance can be detected.
  • the present invention has been made in view of the problems as described above, and an object of the present invention is to detect a foreign substance having a high temperature with high accuracy and to suppress an increase in cost. To provide an apparatus.
  • the power receiving device includes a power receiving unit that receives power in a non-contact manner from a power transmitting unit provided outside, and a housing that accommodates the power receiving unit therein, and the housing includes the power transmitting unit side.
  • the power receiving unit includes a solenoid-type coil unit, and the coil unit includes a plate-shaped core and a coil wound around the winding axis on the peripheral surface of the core. In the direction intersecting with the winding axis, a place where the electromagnetic field strength is strong is located in a region where the core is exposed in the vicinity of the end of the coil intersecting with the winding axis.
  • the power receiving unit includes an annular coil unit, and the coil unit includes a cylindrical core and an annular coil wound around a peripheral surface of the core, and the coil As for the electromagnetic field intensity of the unit, the place where the electromagnetic field intensity is strong is located in the central region of the coil.
  • the plurality of temperature sensors are PTC thermistors. In another embodiment, the plurality of PTC thermistors are connected in series.
  • the plurality of PTC thermistors have two or more sensor groups in which the plurality of PTC thermistors are connected in series, and the PTC thermistors included in any one of the sensor groups have a predetermined temperature or more. It has a detection circuit that outputs a detection signal when temperature is detected.
  • the power receiving unit is mounted on a vehicle, and the power receiving unit moves the power receiving unit to approach the power transmitting unit, and the power receiving unit is separated from the power transmitting unit.
  • a drive mechanism that can be moved is provided.
  • the difference between the natural frequency of the power transmission unit and the natural frequency of the power reception unit is 10% or less of the natural frequency of the power reception unit.
  • the coupling coefficient between the power reception unit and the power transmission unit is 0.3 or less.
  • the power reception unit is formed between the power reception unit and the power transmission unit, and is formed between the power reception unit and the power transmission unit, and a magnetic field that vibrates at a specific frequency. Power is received from the power transmission unit through at least one of an electric field that vibrates at a frequency.
  • the power transmission device includes a power transmission unit that transmits power in a non-contact manner to a power reception unit mounted on a vehicle, and a housing that accommodates the power transmission unit therein, and the housing includes the power reception unit side.
  • the power transmission unit includes a solenoid-type coil unit, and the coil unit includes a plate-shaped core and a coil wound around the winding axis on the peripheral surface of the core. In a direction intersecting with the winding axis, a place where the electromagnetic field strength is strong is located in a region where the core is exposed in the vicinity of the end of the coil that intersects with the winding axis.
  • the power transmission unit includes an annular coil unit, and the coil unit includes a cylindrical core and an annular coil wound around a peripheral surface of the core, and the coil As for the electromagnetic field intensity of the unit, the place where the electromagnetic field intensity is strong is located in the central region of the coil.
  • the plurality of temperature sensors are PTC thermistors. In another embodiment, the plurality of PTC thermistors are connected in series.
  • the plurality of PTC thermistors have two or more sensor groups in which the plurality of PTC thermistors are connected in series, and the PTC thermistors included in any one of the sensor groups have a predetermined temperature or more. It has a detection circuit that outputs a detection signal when temperature is detected.
  • the difference between the natural frequency of the power transmission unit and the natural frequency of the power reception unit is 10% or less of the natural frequency of the power reception unit.
  • the coupling coefficient between the power reception unit and the power transmission unit is 0.3 or less.
  • the power transmission unit is formed between the power reception unit and the power transmission unit, and is formed between the power reception unit and the power transmission unit, and a magnetic field that vibrates at a specific frequency. Power is received from the power transmission unit through at least one of an electric field that vibrates at a frequency.
  • the power reception device and the power transmission device it is possible to provide a power reception device and a power transmission device that can accurately detect a foreign substance that becomes high temperature and can suppress an increase in cost.
  • FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a power transmission system, a vehicle, a power reception device, a power transmission device, and the like according to an embodiment. It is an electric circuit diagram which implement
  • FIG. 10 is a diagram showing a magnetic flux distribution on the surface of the primary coil unit as viewed in the direction of arrows XX in FIG. 9. It is a top view which shows the state which has arrange
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line XII-XII in FIG.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. 14.
  • an iron plate is arranged at a position away from the surface of the primary ferrite core of the primary coil unit, and the plate position and the magnetic field strength when the plate is moved along the winding axis. It is the figure which showed the relationship.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG. It is a schematic diagram explaining arrange
  • FIG. 22 is a cross-sectional view taken along line XXII-XXII in FIG. It is a figure which shows the temperature detection circuit of a temperature sensor. It is a figure which shows the voltage-temperature characteristic of a PTC thermistor. It is a figure which shows the voltage-temperature characteristic of an NTC thermistor. It is a figure which shows the other temperature detection circuit of a temperature sensor. It is sectional drawing at the time of the temperature sensor being provided in the cover member of the power receiving part in embodiment. It is a perspective view which shows the movable mechanism which can be provided in the power receiving part in embodiment.
  • the power transmission system the vehicle, the power receiving device, the power receiving coil unit, the power receiving device, and the power transmitting coil unit according to the present embodiment will be described.
  • the scope of the present invention is not necessarily limited to the number, amount, and the like unless otherwise specified.
  • the same parts and corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description may not be repeated.
  • FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a power transmission system, a vehicle, a power receiving device, a power transmitting device, and the like according to the present embodiment.
  • the power transmission system includes the electric vehicle 10 including the power receiving device 11 and the external power feeding device 51 including the power transmission device 50.
  • the power receiving device 11 of the electric vehicle 10 mainly receives power from the power transmitting device 50.
  • the parking space 52 is provided with a line indicating a stop, a parking position, and a parking range so that the electric vehicle 10 stops at a predetermined position.
  • the external power supply device 51 includes a high-frequency power driver 54 connected to the AC power source 53, a control unit 55 that controls driving of the high-frequency power driver 54, the power transmission device 50 connected to the high-frequency power driver 54, and an electric vehicle. 10 and an antenna 61 for exchanging information.
  • the power transmission device 50 includes a power transmission unit 56, and the power transmission unit 56 includes a solenoid type primary coil unit 60 and a primary capacitor 59 connected to the primary coil unit 60.
  • the primary coil unit 60 includes a primary ferrite core 57 and a primary coil (first coil) 58 wound around the primary ferrite core 57.
  • the primary coil 58 is connected to the high frequency power driver 54.
  • the primary coil is the primary coil 58 in the present embodiment.
  • an electric vehicle 10 includes a vehicle main body 10A, a power receiving device 11 provided in the vehicle main body 10A, a rectifier 13 connected to the power receiving device 11, and a DC / DC converter 14 connected to the rectifier 13.
  • the electric vehicle 10 includes a battery 15 connected to a DC / DC converter 14, a power control unit (PCU (Power Control Unit)) 16, a motor unit 17 connected to the power control unit 16, and a DC / DC converter. 14, a power control unit 16, and the like, a vehicle ECU (Electronic Control Unit) 12 that controls driving, a drive mechanism 30, and an adjustment unit 9 are provided.
  • the electric vehicle 10 includes an antenna 49 that exchanges information with the external power feeding device 51.
  • the vehicle main body 10A includes a body in which an engine compartment and an occupant accommodation chamber are formed, and an exterior part such as a fender provided in the body.
  • the electric vehicle 10 includes a front wheel 19F and a rear wheel 19B.
  • the hybrid vehicle provided with the engine 47 is demonstrated as an example of the electric vehicle 10, it is not restricted to the said vehicle.
  • the present invention can be applied to an electric vehicle that does not include an engine, a fuel cell vehicle that includes a fuel cell instead of the engine, and the like.
  • the rectifier 13 is connected to the power receiving device 11, converts an alternating current supplied from the power receiving device 11 into a direct current, and supplies the direct current to the DC / DC converter 14.
  • the DC / DC converter 14 adjusts the voltage of the direct current supplied from the rectifier 13 and supplies it to the battery 15.
  • the DC / DC converter 14 is not an essential component and may be omitted. In this case, the DC / DC converter 14 can be substituted by providing a matching unit for matching impedance with the external power feeding device 51 between the power transmission device 50 and the high frequency power driver 54.
  • the power control unit 16 includes a converter connected to the battery 15 and an inverter connected to the converter, and the converter adjusts (boosts) the direct current supplied from the battery 15 and supplies the DC current to the inverter.
  • the inverter converts the direct current supplied from the converter into an alternating current and supplies it to the motor unit 17.
  • the motor unit 17 employs, for example, a three-phase AC motor and is driven by an AC current supplied from an inverter of the power control unit 16.
  • the power receiving device 11 includes a power receiving unit 20.
  • the power reception unit 20 includes a solenoid type secondary coil unit 24 and a secondary capacitor 23 connected to the secondary coil unit 24.
  • the secondary coil unit 24 includes a secondary ferrite core 21 and a secondary coil (second coil) 22 wound around the secondary ferrite core 21.
  • the secondary capacitor 23 is not an essential configuration.
  • the secondary coil 22 is connected to the rectifier 13.
  • the secondary coil is the secondary coil 22 in the present embodiment.
  • FIG. 2 is an electric circuit diagram for realizing non-contact power transmission in the power transmission system shown in FIG.
  • the circuit configuration shown in FIG. 2 is an example, and the configuration for realizing non-contact power transmission is not limited to the configuration in FIG.
  • the secondary coil 22 forms a resonance circuit together with the secondary capacitor 23, and receives the electric power sent from the power transmission unit 56 of the external power feeding device 51 in a non-contact manner.
  • a coil that forms a closed loop by the secondary coil 22 and the secondary capacitor 23, extracts AC power received by the secondary coil 22 from the secondary coil 22 by electromagnetic induction, and outputs the coil to the rectifier 13. It may be provided separately.
  • the primary coil 58 forms a resonance circuit together with the primary capacitor 59, and transmits AC power supplied from the AC power source 53 to the power receiving unit 20 in a non-contact manner.
  • a closed loop may be formed by the primary coil 58 and the primary capacitor 59, and a coil for supplying AC power output from the AC power supply 53 to the primary coil 58 by electromagnetic induction may be separately provided.
  • the primary capacitor 59 and the secondary capacitor 23 are provided to adjust the natural frequency of the resonance circuit, and a desired natural frequency can be obtained by using the stray capacitance of the primary coil 58 and the secondary coil 22. In this case, the primary capacitor 59 and the secondary capacitor 23 may not be provided.
  • FIG. 3 is a bottom view showing the bottom surface 25 of the electric vehicle 10.
  • D indicates a downward direction D in the vertical direction.
  • L indicates the left direction L of the vehicle.
  • R indicates the vehicle right direction R.
  • F indicates the vehicle forward direction F.
  • B indicates the vehicle reverse direction B.
  • the bottom surface 25 of the electric vehicle 10 (the vehicle main body 10A) is a state where the electric vehicle 10 is viewed from a position vertically downward with respect to the electric vehicle 10 in a state where the tire of the electric vehicle 10 is in contact with the ground. It is a visible surface.
  • the power receiving device 11, the power receiving unit 20, and the secondary coil 22 are provided on the bottom surface 25.
  • the central portion of the bottom surface 25 is defined as a central portion P1.
  • the central portion P ⁇ b> 1 is located at the center in the front-rear direction of the electric vehicle 10 and at the center in the width direction of the electric vehicle 10.
  • the vehicle body 10 ⁇ / b> A includes a floor panel 26 provided on the bottom surface of the electric vehicle 10.
  • the floor panel 26 is a plate-like member that partitions the interior of the vehicle from the exterior of the vehicle.
  • the case where the power receiving device 11 is provided on the bottom surface 25 includes a case where the power receiving device 11 is directly attached to the floor panel 26, a case where the power receiving device 11 is suspended from the floor panel 26, a side member, a cross member, or the like.
  • That the power receiving unit 20 and the secondary coil 22 are provided on the bottom surface 25 means that the power receiving device 11 is accommodated in a casing of the power receiving device 11 described later in a state where the power receiving device 11 is provided on the bottom surface 25. To do.
  • Front wheel 19F is provided on the vehicle forward direction F side with respect to the central portion P1.
  • Front wheel 19F includes a right front wheel 19FR and a left front wheel 19FL arranged in the width direction of electric vehicle 10.
  • the rear wheel 19B includes a right rear wheel 19BR and a left rear wheel 19BL arranged in the width direction.
  • the peripheral edge of the bottom surface 25 includes a front edge 34F, a rear edge 34B, a right edge 34R, and a left edge 34L.
  • the front edge portion 34F is a portion located on the vehicle forward direction F side of the right front wheel 19FR and the left front wheel 19FL in the peripheral portion of the bottom surface 25.
  • the rear edge portion 34B is a portion of the outer peripheral edge portion of the bottom surface 25 that is located on the vehicle reverse direction B side with respect to the right rear wheel 19BR and the left rear wheel 19BL.
  • the rear edge portion 34B extending in the width direction of the electric vehicle 10 has a right rear side portion 66R connected to one end portion of the rear edge portion 34B and a left rear side portion connected to the other end portion of the rear edge portion 34B. Part 66L.
  • the right rear side 66R extends from one end of the rear edge 34B toward the right rear wheel 19BR
  • the left rear side 66L extends from the other end of the rear edge 34B toward the left rear wheel 19BL. .
  • the right edge 34R and the left edge 34L are arranged in the width direction of the electric vehicle 10.
  • the right edge 34R and the left edge 34L are located between the front edge 34F and the rear edge 34B in the outer peripheral edge of the bottom surface 25.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing the power receiving device 11 provided on the electric vehicle 10 side.
  • the power receiving device 11 includes a power receiving unit 20 and a secondary casing 27 that houses the power receiving unit 20 therein.
  • the secondary housing 27 includes a bottomed secondary shield 28 having an opening, and a flat plate-like secondary lid member 29 disposed so as to close the opening of the secondary shield 28.
  • the secondary shield 28 includes a top plate portion 28a that faces the floor panel 26, and an annular peripheral wall portion 28b that hangs downward in the vertical direction D from the top plate portion.
  • the secondary shield 28 is made of a metal material such as copper, for example.
  • the secondary lid member 29 is formed in a flat plate shape so as to close the opening of the secondary shield 28, and is made of, for example, a resin material.
  • the secondary coil unit 24 has a secondary ferrite core 21 and a secondary coil 22.
  • the secondary ferrite core 21 is formed in a plate shape.
  • a secondary coil 22 is wound around the peripheral surface of the secondary ferrite core 21.
  • the secondary ferrite core 21 is accommodated in a resinous fixing member, and the secondary coil 22 is wound around the peripheral surface of the fixing member, so that the secondary coil 22 is attached to the secondary ferrite core 21. May be.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing a winding state of the secondary coil 22.
  • the secondary coil 22 includes a first end 22a and a second end 22b.
  • the secondary coil 22 is formed by winding a coil wire so as to surround the winding axis O1 and to be displaced in the extending direction of the winding axis O1, as it goes from the first end 22a to the second end 22b. Has been.
  • the winding axis O1 is a virtual line approximated so as to pass through or near the center of curvature in each minute section when the coil wire is divided into minute sections.
  • the center portion P2 of the secondary coil 22 is a virtual point located on the winding axis O1, and is located at the center portion of the secondary coil 22 in the direction in which the winding axis O1 extends.
  • the power receiving unit 20 (the power receiving device 11) configured as described above is arranged such that the winding axis O ⁇ b> 1 extends in the front-rear direction of the electric vehicle 10, and the winding axis O ⁇ b> 1 is It passes through the edge 34F and the rear edge 34B.
  • the power reception unit 20 (power reception device 11) is disposed on the vehicle reverse direction B side with respect to the central portion P1. Specifically, it is provided at a position closer to the rear edge part 34B than the center part P1.
  • the central portion P2 is disposed so as to be closest to the rear edge portion 34B among the front edge portion 34F, the rear edge portion 34B, the right edge portion 34R, and the left edge portion 34L.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing the power transmission device 50 provided on the parking space 52 side.
  • the power transmission device 50 includes a power transmission unit 56 and a primary casing 62 that houses the power transmission unit 56 therein.
  • the primary housing 62 includes a bottomed primary shield 63 having an opening, and a flat primary cover member 64 disposed so as to close the opening of the primary shield 63.
  • the primary shield 63 includes a top plate portion 63a located on the parking space 52 side, and an annular peripheral wall portion 63b standing up U from the top plate portion 63a in the vertical direction.
  • the primary shield 63 is made of a metal material such as copper, for example.
  • the primary side cover member 64 is formed in a flat plate shape so as to close the opening of the primary side shield 63, and is formed of, for example, a resin material.
  • a plurality of temperature sensors that detect a temperature rise of the primary coil unit 60 are provided on the inner surface 64r facing the primary coil unit 60 of the primary side lid member 64. Details of this point will be described later.
  • the primary coil unit 60 has a primary ferrite core 57 and a primary coil 58.
  • the primary ferrite core 57 is formed in a plate shape.
  • a primary coil 58 is wound around the peripheral surface of the primary ferrite core 57.
  • the primary ferrite core 57 may be housed in the resinous fixing member, and the primary coil 58 may be attached to the primary ferrite core 57 by winding the primary coil 58 around the peripheral surface of the fixing member.
  • the winding state of the primary coil 58 around the primary ferrite core 57 is the same as that of the secondary coil unit 24 (see FIG. 5).
  • the power transmission unit 56 (power transmission device 50) configured in this way is arranged along the direction in which the winding axis O1 extends in the front-rear direction of the electric vehicle 10, as shown in FIG.
  • the power reception unit 20 and the power transmission unit 56 face each other in the vertical direction.
  • the size of power reception unit 20 and the size of power transmission unit 56 are substantially the same, but power transmission unit 56 may be formed larger than power reception unit 20.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a state where the electric vehicle 10 is stopped so that the power transmission unit 56 and the power reception unit 20 face each other
  • FIG. 8 is an electric vehicle in a state where the power transmission unit 56 and the power reception unit 20 face each other.
  • 10 is a side view showing a part of FIG.
  • the electric vehicle 10 is parked in the parking space 52 so that the power reception unit 20 is disposed above the power transmission unit 56.
  • electric vehicle 10 is moved by the driver in vehicle forward direction F or vehicle reverse direction B so that power reception unit 20 is positioned above power transmission unit 56. Thereby, electric vehicle 10 is parked so that power reception unit 20 and power transmission unit 56 face each other.
  • FIG. 9 is a plan view showing a winding state of the primary coil 58 around the primary ferrite core 57
  • FIG. 10 is a view showing a magnetic flux distribution on the surface of the primary coil unit 60 as viewed in the direction of arrows XX in FIG. is there.
  • the magnetic flux is near the end of the primary coil 58 intersecting the winding axis O1.
  • the distribution reaches the maximum value (P1), and the magnetic flux distribution decreases toward the end of the primary ferrite core 57 that intersects the winding axis O1.
  • the secondary coil unit 24 also shows the same magnetic flux distribution as that of the primary coil unit 60.
  • FIG. 11 is a plan view showing a state in which an iron plate 500 is arranged at a predetermined distance from the surface of the primary ferrite core 57 of the primary coil unit 60 as a heat generation evaluation 1
  • FIG. 12 is an XII-
  • FIG. 13 is a sectional view taken along line XII, and FIG. 13 shows the size and temperature of the plate 500 when the iron plate 500 is arranged at a predetermined distance from the surface of the primary ferrite core 57 of the primary coil unit 60 as heat generation evaluation 1. It is the figure which showed the relationship with a raise.
  • the iron (Fe) plate 500 has a size 1 [50 mm ⁇ 50 mm ⁇ thickness 3 mm], a size 2 [100 mm ⁇ 100 mm ⁇ thickness 3 mm], and a size 3 [200 mm ⁇ 200 mm ⁇ thickness 3 mm]. Three types were prepared. The arrangement height (h) of the plate 500 was set such that the distance from the surface of the primary ferrite core 57 to the opposing surface of the plate 500 was 10 mm. Further, as shown in FIG. 10, the center position of the plate 500 is arranged so as to coincide with the position where the magnetic flux distribution becomes the maximum value (P1).
  • the secondary coil unit 24 also shows the same saturation temperature distribution as that of the primary coil unit 60.
  • FIGS. 14 to 16 show a state where the iron plate 500 is moved along the winding axis O1 at a position away from the surface of the primary ferrite core 57 of the primary coil unit 60 as the heat generation evaluation 2 by a predetermined distance.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. 14, and
  • FIG. 16 is an iron plate at a predetermined distance from the surface of the primary ferrite core 57 of the primary coil unit 60 as heat generation evaluation 2. It is the figure which showed the relationship between the position of the board 500 at the time of arrange
  • the arrangement height (h) of the plate 500 was set such that the distance from the surface of the primary ferrite core 57 to the opposing surface of the plate 500 was 10 mm. Further, the center position of the plate 500 was moved along the winding axis O1.
  • the secondary coil unit 24 also shows the same saturation temperature distribution as that of the primary coil unit 60.
  • FIGS. 17 is a plan view of the primary lid member 64 on which the temperature sensor 100 provided in the power transmission device 50 according to the present embodiment is arranged
  • FIG. 18 is a cross-sectional view taken along the line XVIII-XVIII in FIG. 17, and FIG. It is a schematic diagram explaining arrange
  • the magnetic primary side lid member 64 Since the magnetic field strength as shown in FIG. 10 exists on the surface of the primary coil unit 60, the magnetic primary side lid member 64 has a magnetic field in a direction penetrating the primary side lid member 64. . Further, as shown in FIG. 13, as the area of the iron plate 500 increases, the temperature rise increases, and as shown in FIG. 16, it can be confirmed that the temperature rise is proportional to the magnetic field strength.
  • the temperature on the inner surface 64r on the primary coil unit 60 side of the primary side lid member 64 is such that the temperature detection range is the densest in the region where the magnetic field strength generated from the primary coil unit 60 is the strongest.
  • the temperature sensor is arranged on the inner surface 64r on the primary coil unit 60 side of the primary side lid member 64 so that the temperature detection range becomes sparse as the sensor 100 is disposed and the temperature detection range becomes farther away from the region where the magnetic field strength generated from the primary coil unit 60 is the strongest. 100 are arranged.
  • the magnetic field strength on the surface of the primary coil unit 60 is, when viewed along the winding axis O ⁇ b> 1, the region where the primary coil 58 is wound (region B ⁇ b> 1-B ⁇ b> 2)
  • the magnetic field strength of the portion decreases, and the magnetic field strength increases toward the end of the primary coil 58 that intersects the winding axis O1.
  • the temperature sensor 100 is arranged so that the detection range is sparse. In the present embodiment, five temperature sensors 100 are arranged along the line L1. The arrangement intervals of the five temperature sensors 100 are equal pitches.
  • the temperature sensor has a denser temperature detection range than the central line L1.
  • 100 is arranged.
  • six temperature sensors 100 are arranged along the line L2.
  • the arrangement intervals of the six temperature sensors 100 are equal pitches.
  • the temperature sensor 100 is arranged so that the temperature detection range is denser than the middle line L3) and the line L2.
  • ten temperature sensors 100 are arranged along the line L3. The arrangement intervals of the ten temperature sensors 100 are equal pitches. Since the magnetic field intensity on the line L3 is the strongest region, the temperature detection range in the line L3 is the denser than the other regions.
  • the temperature sensor 100 is arranged so as to be sparse. In the present embodiment, seven temperature sensors 100 are arranged along the line L4. The arrangement intervals of the seven temperature sensors 100 are equal pitches.
  • the line L5 is located on the opposite side (outside) of the line L3 as viewed from the line L4, and is more than the line L4.
  • the temperature sensor 100 is arranged so as to be sparse. In the present embodiment, six temperature sensors 100 are arranged along the line L5. The arrangement intervals of the six temperature sensors 100 are equal pitches.
  • the temperature sensor 100 is arranged such that the location where the electromagnetic field strength generated from the power transmission unit 56 is strong is narrower than the location where the electromagnetic field strength is weak. .
  • the temperature is applied to the inner surface 64r on the primary coil unit 60 side of the primary side lid member 64 so that the temperature detection range is the densest.
  • the temperature sensor is arranged on the inner surface 64r on the primary coil unit 60 side of the primary side cover member 64 so that the temperature detection range becomes sparse as the sensor 100 is arranged and the temperature detection range becomes farther away from the region where the magnetic field strength generated from the primary coil unit 60 is the strongest. 100 will be arranged.
  • the temperature sensor 100 is arranged so that the temperature detection range is once sparse, but the temperature sensor 100 is arranged so that the temperature detection range becomes dense again after passing through the line L1.
  • the detection range by the temperature sensor 100 becomes denser as the magnetic field strength is higher, and even a small foreign object (button battery (metal + electrolyte), lighter (metal + combustible)) can be detected with high accuracy. Is possible. As a result, in a place where the magnetic field strength is high and the foreign matter is likely to become high temperature, it becomes possible to accurately detect the high-temperature foreign matter.
  • the arrangement interval of the temperature sensors 100 is widened, so that the detection range by the temperature sensor 100 becomes sparse. As a result, an increase in cost due to the arrangement of the temperature sensor can be suppressed.
  • the arrangement pitch of the temperature sensor 100 shown in FIG. 17 is the same as that of the temperature sensor 100b in both the LR direction and the FB direction when moving away from the region where the magnetic field strength generated from the primary coil unit 60 is the strongest.
  • the arrangement pitch is wide has been described, the change in the magnetic field strength generated from the primary coil unit 60 changes in the FB direction as shown in FIG. 10, but the change in the LR direction is small. Conceivable.
  • the arrangement pitch of the temperature sensors 100 in the LR direction (D2 direction in the drawing) is constant, and only the FB direction (D1 direction in the drawing) is generated from the primary coil unit 60.
  • a configuration in which the arrangement pitch of the temperature sensors 100b is wide may be employed.
  • the arrangement pitch of the temperature sensors 100 is constant, and for the temperature sensor 100 located in the region where the magnetic field intensity generated from the primary coil unit 60 is the strongest, in order to expand the detection range,
  • the first conductive plate 110a having the largest area and excellent thermal conductivity may be provided on the inner surface 64r on the primary coil unit 60 side of the primary side cover member 64, and the temperature sensor 100 may be disposed on the first conductive plate 110a. Therefore, in the configuration shown in FIG. 21, the configuration including the conductive plate constitutes the temperature sensor.
  • the arrangement intervals of the temperature sensors (conductive plates) are narrower in places where the electromagnetic field intensity generated from the power transmission unit 56 is strong than in places where the electromagnetic field intensity is weak.
  • the second conductive plate 110b having a smaller area than the first conductive plate 110a, and the temperature sensor located in the further away region.
  • a third conductive plate 110c having a smaller area than the second conductive plate 110b may be provided.
  • the temperature sensor 100 is arranged on the inner surface 64r on the primary coil unit 60 side of the primary side lid member 64 so that the temperature detection range is dense in the region where the magnetic field intensity generated from the primary coil unit 60 is strong.
  • the temperature sensor 100 is disposed on the inner surface 64r on the primary coil unit 60 side of the primary side lid member 64 so that the temperature detection range becomes sparse as the magnetic field intensity generated from the primary coil unit 60 increases. It becomes.
  • the detection range by the temperature sensor 100 becomes denser as the magnetic field strength is higher, and even a small foreign object (button battery (metal + electrolyte), lighter (metal + combustible)) can be detected with high accuracy. Is possible. As a result, in a place where the magnetic field strength is high and the foreign matter is likely to become high temperature, it becomes possible to accurately detect the high-temperature foreign matter.
  • the arrangement interval of the temperature sensors 100 is widened, so that the detection range by the temperature sensor 100 becomes sparse. As a result, an increase in cost due to the arrangement of the temperature sensor can be suppressed.
  • FIG. 23 is a diagram showing a temperature detection circuit of the temperature sensor 100
  • FIG. 24 is a diagram showing voltage-temperature characteristics of the PTC thermistor
  • FIG. 25 is a diagram showing voltage-temperature characteristics of the NTC thermistor
  • FIG. It is a figure which shows the other temperature detection circuit of a sensor.
  • the temperature sensor 100 may be a PTC (positive temperature coefficient) thermistor.
  • a PTC thermistor has a property that its resistance value increases sharply as the temperature rises. As a result, as shown in FIG. 24, when the PTC thermistor is used in the temperature detection circuit of FIG. Get higher. As a result, an overheat state can be easily detected.
  • NTC negative temperature The coefficient
  • the NTC thermistor has the property that the resistance value decreases as the temperature rises.
  • the NTC thermistor has a property that its resistance value is constantly reduced as the temperature rises.
  • FIG. 25 when the NTC thermistor is used in the temperature detection circuit of FIG. .
  • a PTC thermistor since the output voltage decreases approximately in inverse proportion to the temperature rise, it is preferable to use a PTC thermistor from the viewpoint of observing an overheated state.
  • the output signal obtained as described above is sent to the monitoring circuit 550.
  • temperature distribution data when the temperature sensor 100 is at an abnormally high temperature is stored in advance, so that the stored temperature distribution data and a signal obtained from the temperature detection circuit are used. Then, it is determined whether there is a foreign object that becomes high temperature between the power receiving unit 20 and the power transmitting unit 56.
  • a predetermined output signal S1 is output to the control unit 55 (see FIG. 1), and power transmission by the power transmission device 50 is stopped. Further, the power transmission stop signal may be transmitted to the electric vehicle 10 side by transmitting the power transmission stop signal from the antenna 61 on the power transmission device 50 side to the antenna 49 on the electric vehicle 10 side. Note that the monitoring circuit 550 may be provided inside the control unit 55.
  • a first temperature sensor group 100A having a plurality of temperature sensors 100 when a plurality of temperature sensors 100 are arranged on the inner surface 64r on the primary coil unit 60 side of the primary side lid member 64, a first temperature sensor group 100A having a plurality of temperature sensors 100;
  • the first temperature sensor group 100B is divided into a second temperature sensor group 100B having a plurality of temperature sensors 100, and the first temperature sensor group 100A and the second temperature sensor group 100B are arranged in parallel, and the first logic circuit (OR) circuit (detection circuit) 600 has the first.
  • Output signals from the temperature sensor group 100A and the second temperature sensor group 100B are output.
  • the logic circuit (OR) circuit (detection circuit) 600 when a signal from at least one of the sensor groups is input, temperature distribution data stored in advance when the temperature sensor 100 is at an abnormally high temperature is stored. Then, based on the signal obtained from the sensor group, it is determined whether there is a foreign object that becomes high temperature between the power receiving unit 20 and the power transmitting unit 56.
  • a predetermined output signal S2 is output to the control unit 55, and power transmission by the power transmission device 50 is stopped. Further, the power transmission stop signal may be transmitted to the electric vehicle 10 side by transmitting the power transmission stop signal from the antenna 61 on the power transmission device 50 side to the antenna 49 on the electric vehicle 10 side.
  • the logic circuit (detection circuit) 600 may be provided inside the control unit 55.
  • the description is mainly based on the assumption that the plurality of temperature sensors 100 are arranged on the inner surface 64r on the primary coil unit 60 side of the primary side cover member 64.
  • a signal obtained from the temperature detection circuit may be output to the vehicle ECU 12 so that power reception by the power receiving device 11 is stopped. Further, the power reception stop signal may be transmitted to the external power feeding apparatus 51 side by transmitting the power reception stop signal from the antenna 49 on the electric vehicle 10 side to the antenna 61 on the power transmission apparatus 50 side.
  • first temperature sensor group 100A and the second temperature sensor group 100B may be divided into three or more sensor groups in addition to the two groups.
  • FIG. 28 is a perspective view showing a drive mechanism 30 that can be provided in the power receiving unit 20 in the embodiment
  • FIG. 29 is a view seen from the direction of arrow A in FIG. 28, and
  • FIG. 30 is in the embodiment.
  • FIG. 31 is a perspective view showing an intermediate state of the drive mechanism 30 that can be provided in the power receiving unit 20 according to the embodiment.
  • FIG. 32 is a perspective view illustrating a lowered state of the drive mechanism 30 that can be provided in the power receiving unit 20 according to the embodiment.
  • the power receiving unit 20 can move the power receiving unit 20 toward the power transmitting unit 56 and move the power receiving unit 20 away from the power transmitting unit 56.
  • a drive mechanism 30 is provided.
  • the drive mechanism 30 includes a link mechanism 31, a drive unit 32, an urging member 33, a holding device 89, a stopper 35, and a switching unit 36.
  • the link mechanism 31 includes a support member 37 and a support member 38.
  • the support member 37 includes a rotary shaft 40 rotatably supported on the floor panel 26, a leg portion 41 formed at one end of the rotary shaft 40, and a leg portion 42 connected to the other end of the rotary shaft 40. Including. A lower end portion of the leg portion 41 is rotatably connected to a side wall 75 of the secondary housing 27. A lower end portion of the leg portion 42 is rotatably connected to the side wall 74.
  • the support member 38 is arranged at an interval in the extending direction of the support member 37 and the winding axis O1.
  • the support member 38 includes a rotation shaft 45 rotatably supported on the floor panel 26, a leg portion 46 connected to one end of the rotation shaft 45, and a leg portion 48 connected to the other end of the rotation shaft 45. Including.
  • the lower end portion of the leg portion 46 is rotatably connected to the side wall 75, and the lower end portion of the leg portion 48 is rotatably connected to the side wall 74.
  • the drive unit 32 includes a gear 80 provided at an end of the rotary shaft 45, a gear 81 that meshes with the gear 80, and a motor 82 that rotates the gear 81.
  • the motor 82 includes a rotor 95 that is rotatably provided and connected to the gear 81, a stator 96 that is provided around the rotor 95, and an encoder 97 that detects the rotation angle of the rotor 95.
  • the rotor 95 rotates.
  • the gear 81 rotates, and the gear 80 that meshes with the gear 81 also rotates. Since the gear 80 is fixed to the rotating shaft 45, the rotating shaft 45 rotates.
  • the power receiving unit 20 and the secondary casing 27 move.
  • the driving force of the motor 82 is transmitted to the power receiving unit 20 and the secondary casing 27.
  • the raising and lowering of the power receiving unit 20 and the secondary casing 27 are controlled by the rotation direction of the motor 82.
  • the urging member 33 includes an elastic member 33a connected to the leg portion 46 and the floor panel 26, and an elastic member 33b connected to the leg portion 48 and the floor panel 26.
  • the end 83 of the elastic member 33a is rotatably connected to the leg 46, and the end 84 of the elastic member 33a is rotatably connected to the floor panel 26.
  • An end portion 85 of the elastic member 33b is also rotatably connected to the leg portion 48, and an end portion 86 of the elastic member 33b is also rotatably connected to the floor panel 26.
  • the end 83 of the elastic member 33 a is provided on the lower end side of the leg 46 with respect to the center of the leg 46.
  • the end portion 84 of the elastic member 33 a is located on the opposite side of the support member 37 with respect to the connection portion between the leg portion 46 and the rotating shaft 45.
  • the end portion 85 of the elastic member 33 b is provided on the lower end side of the leg portion 48 with respect to the center portion of the leg portion 48.
  • the end portion 86 of the elastic member 33 b is located on the opposite side of the support member 37 with respect to the connection portion between the rotating shaft 45 and the leg portion 48.
  • the power receiving unit 20 (shown by a broken line) and the secondary housing 27 in FIG. 28 indicate the power receiving unit 20 and the secondary housing 27 in the initial state before the power receiving unit 20 descends toward the power transmitting unit 56. .
  • the elastic member 33a and the elastic member 33b are in a natural length state.
  • the holding device 89 includes an apparatus main body 88 fixed to the floor panel 26 and the like, and a support member 87 that adjusts a protruding amount protruding from the apparatus main body 88.
  • Support member 87 supports the bottom surface side (secondary lid member) of secondary side casing 27 in the initial state, and fixes power reception unit 20 to electric vehicle 10 side. Note that a hole may be formed in the end face wall 73 and the support member 87 may be inserted into the hole.
  • the stopper 35 includes a stopper piece 90 and a stopper piece 91 that regulate the turning angle of the leg portion 41, and defines a range in which the power receiving unit 20 and the side wall 75 rotate.
  • the stopper piece 90 is in contact with the leg portions 41 and 42 and prevents the power receiving unit 20 and the secondary casing 27 from coming into contact with the floor panel 26 of the electric vehicle 10 or the like.
  • the stopper piece 91 is in contact with the leg portions 41 and 42 and restricts the movement range of the power receiving unit 20 and the secondary casing 27 below, thereby suppressing contact with a member placed on the ground.
  • the switching unit 36 includes a gear 92 fixed to the rotary shaft 45 and a stopper 93 that engages with the gear 92.
  • the stopper 93 is engaged with the gear 92 by the vehicle ECU 12 shown in FIG. 1 or the engaged state with the gear 92 is released.
  • a restricted state is established in which the rotation shaft 45 is restricted from rotating in the direction in which the power receiving unit 20 is lowered.
  • the restricted state is a state in which the power receiving unit 20 is allowed to leave the power transmitting unit 56 and the power receiving unit 20 is prevented from approaching the power transmitting unit 56.
  • the switching unit 36 rotates so that the rotating shaft 45 rotates in the direction in which the power receiving unit 20 is raised and the power receiving unit 20 is lowered downward. It will be in the permissible state which accepts that shaft 45 rotates.
  • the permissible state is a permissible state in which the power receiving unit 20 is allowed to move away from the power transmitting unit 56 and the power receiving unit 20 is allowed to approach the power transmitting unit 56.
  • FIG. 29 is a side view schematically showing the switching unit 36, and is a side view when seen from the direction of arrow A in FIG.
  • the switching unit 36 includes a gear 92 fixed to the rotating shaft 45, a stopper 93 that selectively engages with the gear 92, and a drive unit 110.
  • a plurality of tooth portions 99 are formed on the peripheral surface of the gear 92 at intervals.
  • the stopper 93 is rotatably provided on the shaft portion 98.
  • the drive unit 110 rotates the stopper 93.
  • the drive unit 110 switches between a state in which the distal end portion of the stopper 93 is engaged with the tooth portion 99 and a state in which the distal end portion of the stopper 93 is separated from the gear 92 and the stopper 93 and the gear 92 are not engaged.
  • the shaft portion 98 is provided with a torsion spring 111 and the like, and the stopper 93 is pressed against the peripheral surface of the gear 92 by the urging force from the torsion spring 111.
  • the driving unit 110 can rotate the stopper 93 against the urging force of the torsion spring 111 so that the tip of the stopper 93 is separated from the peripheral surface of the gear 92.
  • the driving of the driving unit 110 is controlled by the movable mechanism control unit 18.
  • the rotation direction Dr1 is a direction in which the rotating shaft 45 and the gear 92 rotate when the power receiving unit 20 and the secondary side casing 27 are raised
  • the rotation direction Dr2 is a direction in which the power receiving unit 20 and the secondary side casing 27 are rotated. This is the direction in which the rotating shaft 45 and the gear 92 rotate when descending.
  • the adjustment unit 9 adjusts the amount of power supplied from the battery 15 to the motor 82 of the drive mechanism 30.
  • the movable mechanism control unit 18 controls driving of the adjustment unit 9.
  • FIG. 30 is a side view showing the power reception unit 20, the secondary casing 27, and the drive mechanism 30 when the electric vehicle 10 stops.
  • the secondary casing 27 is supported by the holding device 89 in the state of being close to the floor panel 26, and the secondary casing 27 is fixed at the initial position.
  • the urging member 33 has a natural length, and the urging member 33 is in a state where a force such as a tensile force is not applied to the power receiving unit 20 and the secondary housing 27.
  • the movable mechanism control unit 18 drives the holding device 89 to retract the support member 87 from the lower surface of the secondary side casing 27.
  • the movable mechanism control unit 18 turns on the adjustment unit 9 so that electric power is supplied from the battery 15 to the motor 82.
  • the support member 37 also moves so as to follow the movement of the support member 38, the power reception unit 20, and the secondary casing 27. Note that the support member 37 rotates about the rotary shaft 40.
  • the urging member 33 extends as the power receiving unit 20 and the secondary casing 27 move, and the urging member 33 is set so that the secondary casing 27 is in the initial state as shown in FIG. A tensile force is applied to the secondary casing 27.
  • the motor 82 moves the secondary casing 27 against the tensile force.
  • the encoder 97 transmits the rotation angle of the rotor 95 of the motor 82 to the movable mechanism control unit 18.
  • FIG. 32 is a side view showing a state when the power receiving unit 20 receives power from the power transmitting unit 56 in a contactless manner.
  • the movable mechanism control unit 18 grasps the positions of the secondary housing 27 and the power receiving unit 20 based on information from the encoder 97.
  • the movable mechanism control unit 18 determines that the rotation angle of the rotor 95 is an opposing angle at which the power reception unit 20 and the power transmission unit 56 face each other, the movable mechanism control unit 18 drives the drive unit 110 in FIG. Then, the stopper 93 is engaged with the gear 92.
  • the rotation of the gear 92 and the rotary shaft 45 is stopped, and the lowering of the power receiving unit 20 and the secondary casing 27 is stopped.
  • the tensile force of the urging member 33 is smaller than the driving force from the motor 82, the power receiving unit 20 and the secondary casing 27 are prevented from rising. In this way, the movement of the power receiving unit 20 and the secondary casing 27 is stopped.
  • the motor 82 drives the power receiving unit 20 and the secondary housing 27 in a downward direction, while the stopper 93 engages with the gear 92, so that the power receiving unit 20 and the secondary housing 27 are moved. Since the driving force of the motor 82 is larger than the pulling force of the biasing member 33, the power receiving unit 20 and the secondary casing 27 are stopped.
  • the support member 38 indicated by a broken line indicates the position of the support member 38 in the initial state.
  • a rotation angle at which the support member 38 is rotated with reference to the support member 38 in the initial state is defined as a rotation angle ⁇ .
  • the power receiving unit 20 and the power transmitting unit 56 are aligned in a range where the rotation angle ⁇ is not less than 45 degrees and not more than 100 degrees.
  • the amount of change of the power reception unit 20 is larger.
  • the power receiving unit 20 can receive power while suppressing the vertical position of the power receiving unit 20 from changing greatly.
  • the positional deviation in the horizontal direction between the unit 20 and the power transmission unit 56 can be adjusted.
  • relative positioning of the power reception unit 20 and the power transmission unit 56 is performed in a range where the rotation angle ⁇ is 45 degrees or more and 90 degrees or less.
  • the power reception unit 20 and the power transmission unit 56 face each other at a position where the rotation angle ⁇ is approximately 90 degrees.
  • the rotation angle ⁇ is in the vicinity of 90 degrees
  • the power receiving unit 20 and the secondary casing 27 are more vehicles than the displacement amount in the vertical upper U and the vertical lower D with respect to the amount of change in the rotation angle ⁇ .
  • the displacement amounts in the reverse direction B and the vehicle forward direction F (horizontal direction) are larger.
  • the power receiving unit 20 can receive power while suppressing the vertical position of the power receiving unit 20 from changing greatly.
  • the positional deviation in the horizontal direction between the unit 20 and the power transmission unit 56 can be adjusted.
  • FIG. 33 illustrates a case where an annular coil is used for the secondary coil unit 24 of the power receiving unit 20.
  • the power receiving unit 20 includes an annular secondary coil unit 24 and a secondary capacitor 23 connected to the secondary coil unit 24.
  • the secondary coil unit 24 includes a cylindrical core 21 and an annular secondary coil (second coil) 22 wound around the circumferential surface of the cylindrical core 21. Also in the present embodiment, the secondary capacitor 23 is not an essential configuration as in the power receiving unit 20 illustrated in FIG.
  • the secondary coil 22 is connected to the rectifier 13 (see FIG. 1).
  • the secondary casing 27 includes a bottomed cylindrical secondary shield 28 having an opening, and a flat plate-shaped secondary lid member 29 disposed so as to close the opening of the secondary shield 28.
  • the secondary shield 28 includes a top plate portion 28a that faces the floor panel 26 (see FIG. 3), and an annular peripheral wall portion 28b that hangs down vertically D from the top plate portion.
  • the secondary shield 28 is made of a metal material such as copper, for example.
  • the secondary lid member 29 is formed in a flat plate shape so as to close the opening of the secondary shield 28, and is formed of, for example, a resin material.
  • the magnetic field strength of the secondary coil unit 24 is strongest in the central region of the annular secondary coil 22, and as it goes outward in the radial direction.
  • the magnetic field strength is weakened. Therefore, when the temperature sensor 100 is disposed on the inner surface 29r of the secondary side lid member 29 on the secondary coil unit 24 side, the temperature sensor 100 is disposed in a region facing the central portion C1 of the secondary side lid member 29.
  • the plurality of temperature sensors 100 are arranged so that the arrangement intervals of the temperature sensors 100 become larger toward the outside in the radial direction.
  • the temperature sensor is arranged on the inner surface 29r on the secondary coil unit 24 side of the secondary side lid member 29 so that the temperature detection range is the densest.
  • 100 is arranged on the inner surface 29r on the secondary coil unit 24 side of the secondary side lid member 29 so that the temperature detection range becomes sparse as the distance from the region where the magnetic field intensity generated from the secondary coil unit 24 is the strongest.
  • the temperature sensor 100 will be disposed. As a result, it is possible to obtain the same effects as when a solenoid type coil is used.
  • FIG. 34 illustrates a case where an annular coil is used for the primary coil unit 60 of the power transmission unit 56.
  • the power transmission unit 56 includes an annular primary coil unit 60 and a primary capacitor 59 connected to the primary coil unit 60.
  • the primary coil unit 60 includes a cylindrical core 57 and an annular primary coil (first coil) 58 wound around the cylindrical core 57. Also in the present embodiment, the primary capacitor 59 is not an essential configuration as in the power transmission unit 56 illustrated in FIG.
  • the primary side housing 62 includes a bottomed cylindrical primary side shield 63 having an opening, and a flat plate-shaped primary side lid member 64 disposed so as to close the opening of the primary side shield 63.
  • the primary shield 63 includes a top plate portion 63a located on the parking space 52 side, and an annular peripheral wall portion 63b that rises upward in the vertical direction U from the top plate portion 63a.
  • the primary shield 63 is made of a metal material such as copper, for example.
  • the primary side cover member 64 is formed in a flat plate shape so as to close the opening of the primary side shield 63, and is made of, for example, a resin material.
  • the magnetic field strength of the primary coil unit 60 is strongest at the center of the annular primary coil 58, and the magnetic field strength is weaker toward the outside in the radial direction. Become. Therefore, when the temperature sensor 100 is arranged on the inner surface 64r on the primary coil unit 60 side of the primary side lid member 64, the temperature sensor 100 is arranged at the center portion C1 of the primary side lid member 64 so as to be outside in the radial direction. A plurality of temperature sensors 100 are arranged so that the arrangement interval of the temperature sensors 100 is increased as it goes.
  • the temperature sensor 100 is disposed on the inner surface 64r on the primary coil unit 60 side of the primary side lid member 64 so that the temperature detection range is the densest in the region where the magnetic field intensity generated from the primary coil unit 60 is the strongest. Then, the temperature sensor 100 is arranged on the inner surface 64r on the primary coil unit 60 side of the primary side lid member 64 so that the temperature detection range becomes sparse as the magnetic field intensity generated from the primary coil unit 60 becomes farther away from the region. It will be. As a result, it is possible to obtain the same effects as when a solenoid type coil is used.
  • the difference between the natural frequency of power transmission unit 56 and the natural frequency of power reception unit 20 is 10 of the natural frequency of power reception unit 20 or power transmission unit 56. % Or less.
  • the power transmission efficiency can be increased.
  • the difference between the natural frequencies becomes larger than 10% of the natural frequency of the power receiving unit 20 or the power transmitting unit 56, the power transmission efficiency becomes smaller than 10%, and the adverse effects such as the charging time of the battery 15 become longer. .
  • the natural frequency of the power transmission unit 56 is vibration when the electric circuit formed by the inductance of the primary coil 58 and the capacitance of the primary coil 58 freely vibrates when the primary capacitor 59 is not provided.
  • the natural frequency of the power transmission unit 56 is the vibration when the electric circuit formed by the capacitance of the primary coil 58 and the primary capacitor 59 and the inductance of the primary coil 58 freely vibrates.
  • the natural frequency when the braking force and the electric resistance are zero or substantially zero is also referred to as a resonance frequency of the power transmission unit 56.
  • the natural frequency of the power receiving unit 20 means that when the secondary capacitor 23 is not provided, the electric circuit formed by the inductance of the secondary coil 22 and the capacitance of the secondary coil 22 freely vibrates. Means the vibration frequency.
  • the natural frequency of the power receiving unit 20 is that the electric circuit formed by the capacitance of the secondary coil 22 and the secondary capacitor 23 and the inductance of the secondary coil 22 is free vibration. This means the vibration frequency.
  • the natural frequency when the braking force and the electric resistance are zero or substantially zero is also referred to as a resonance frequency of the power receiving unit 20.
  • FIG. 35 is a diagram illustrating a simulation model of the power transmission system.
  • the power transmission system includes a power transmission device 190 and a power reception device 191, and the power transmission device 190 includes a coil 192 (electromagnetic induction coil) and a power transmission unit 193.
  • the power transmission unit 193 includes a coil 194 (primary coil) and a capacitor 195 provided in the coil 194.
  • the power receiving device 191 includes a power receiving unit 196 and a coil 197 (electromagnetic induction coil).
  • Power receiving unit 196 includes a coil 199 and a capacitor 198 connected to this coil 199 (secondary coil).
  • the inductance of the coil 194 is defined as an inductance Lt
  • the capacitance of the capacitor 195 is defined as a capacitance C1.
  • the inductance of the coil 199 is defined as an inductance Lr
  • the capacitance of the capacitor 198 is defined as a capacitance C2.
  • the horizontal axis indicates the deviation (%) of the natural frequency
  • the vertical axis indicates the transmission efficiency (%) at a constant frequency.
  • the deviation (%) in the natural frequency is expressed by the following equation (3).
  • the power transmission efficiency can be further improved by setting the natural frequency of each power transmitting unit and the power receiving unit so that the absolute value of the deviation (%) of the natural frequency is 5% or less of the natural frequency of the power receiving unit 196. I understand that I can do it.
  • the simulation software employs electromagnetic field analysis software (JMAG (registered trademark): manufactured by JSOL Corporation).
  • the secondary coil 22 is disposed within a predetermined range from the primary coil 58, and the secondary coil 22 receives electric power from an electromagnetic field formed around the primary coil 58.
  • so-called helical coils are employed for the secondary coil 22 and the primary coil 58. For this reason, a magnetic field and an electric field that vibrate at a specific frequency are formed around the primary coil 58, and the secondary coil 22 mainly receives electric power from the magnetic field.
  • the “specific frequency magnetic field” typically has a relationship with the power transfer efficiency and the frequency of the current supplied to the primary coil 58.
  • the power transmission efficiency when power is transmitted from the primary coil 58 to the secondary coil 22 varies depending on various factors such as the distance between the primary coil 58 and the secondary coil 22.
  • the natural frequency (resonance frequency) of the power transmission unit 56 and the power reception unit 20 is the natural frequency f0
  • the frequency of the current supplied to the primary coil 58 is the frequency f3
  • the air gap between the secondary coil 22 and the primary coil 58 Is an air gap AG.
  • FIG. 37 is a graph showing the relationship between the power transmission efficiency when the air gap AG is changed and the frequency f3 of the current supplied to the primary coil 58 with the natural frequency f0 fixed.
  • the efficiency curve L1 schematically shows the relationship between the power transmission efficiency when the air gap AG is small and the frequency f3 of the current supplied to the primary coil 58. As shown in the efficiency curve L1, when the air gap AG is small, the peak of power transmission efficiency occurs at frequencies f4 and f5 (f4 ⁇ f5). When the air gap AG is increased, the two peaks when the power transmission efficiency is increased change so as to approach each other.
  • the peak of the power transmission efficiency is one, and the power transmission efficiency is increased when the frequency of the current supplied to the primary coil 58 is the frequency f6. It becomes a peak.
  • the peak of power transmission efficiency is reduced as shown by the efficiency curve L3.
  • the following first method can be considered as a method for improving the power transmission efficiency.
  • the frequency of the current supplied to the primary coil 58 shown in FIG. 1 is made constant, and the capacitances of the primary capacitor 59 and the secondary capacitor 23 are changed in accordance with the air gap AG.
  • a method of changing the characteristic of power transmission efficiency between the power receiving unit 20 and the power receiving unit 20 Specifically, the capacitances of the primary capacitor 59 and the secondary capacitor 23 are adjusted so that the power transmission efficiency reaches a peak in a state where the frequency of the current supplied to the primary coil 58 is constant.
  • the frequency of the current flowing through the primary coil 58 and the secondary coil 22 is constant regardless of the size of the air gap AG.
  • a method for changing the characteristics of the power transmission efficiency a method using a matching device provided between the power transmission device 50 and the high-frequency power driver 54, a method using the converter 14, or the like can be adopted. .
  • the second method is a method of adjusting the frequency of the current supplied to the primary coil 58 based on the size of the air gap AG.
  • the power transfer characteristic is the efficiency curve L1
  • a current having a frequency f4 or a frequency f5 is supplied to the primary coil 58 to the primary coil 58.
  • the frequency characteristic becomes the efficiency curves L2 and L3
  • a current having a frequency f6 is supplied to the primary coil 58.
  • the frequency of the current flowing through the primary coil 58 and the secondary coil 22 is changed in accordance with the size of the air gap AG.
  • the frequency of the current flowing through the primary coil 58 is a fixed constant frequency
  • the frequency flowing through the primary coil 58 is a frequency that changes as appropriate depending on the air gap AG.
  • a current having a specific frequency set so as to increase the power transmission efficiency is supplied to the primary coil 58 by the first method, the second method, or the like.
  • a magnetic field electromagnettic field
  • the power receiving unit 20 is formed between the power receiving unit 20 and the power transmission unit 56 and receives power from the power transmission unit 56 through at least one of a magnetic field that vibrates at a specific frequency and an electric field that vibrates at a specific frequency. Therefore, the “magnetic field oscillating at a specific frequency” is not necessarily a fixed frequency magnetic field, and the “electric field oscillating at a specific frequency” is not necessarily a fixed frequency electric field.
  • the frequency of the current supplied to the primary coil 58 is set.
  • the power transmission efficiency depends on the horizontal direction of the primary coil 58 and the secondary coil 22.
  • the frequency varies depending on other factors such as a deviation, and the frequency of the current supplied to the primary coil 58 may be adjusted based on the other factors.
  • FIG. 38 is a diagram showing the relationship between the distance from the current source or the magnetic current source and the intensity of the electromagnetic field.
  • the electromagnetic field is composed of three components.
  • the curve k1 is a component that is inversely proportional to the distance from the wave source, and is referred to as a “radiated electromagnetic field”.
  • a curve k2 is a component inversely proportional to the square of the distance from the wave source, and is referred to as an “induction electromagnetic field”.
  • the curve k3 is a component inversely proportional to the cube of the distance from the wave source, and is referred to as an “electrostatic magnetic field”.
  • the wavelength of the electromagnetic field is “ ⁇ ”
  • the distance at which the “radiant electromagnetic field”, the “induction electromagnetic field”, and the “electrostatic magnetic field” have substantially the same strength can be expressed as ⁇ / 2 ⁇ .
  • the “electrostatic magnetic field” is a region where the intensity of electromagnetic waves suddenly decreases with the distance from the wave source.
  • this “electrostatic magnetic field” is a dominant near field (evanescent field). ) Is used to transmit energy (electric power). That is, in the near field where the “electrostatic magnetic field” is dominant, by resonating the power transmitting unit 56 and the power receiving unit 20 (for example, a pair of LC resonance coils) having adjacent natural frequencies, the power receiving unit 56 and the other power receiving unit are resonated. Energy (electric power) is transmitted to 20. Since this "electrostatic magnetic field” does not propagate energy far away, the resonance method transmits power with less energy loss than electromagnetic waves that transmit energy (electric power) by "radiant electromagnetic field” that propagates energy far away. be able to.
  • Such an electromagnetic field formed between the power receiving unit and the power transmitting unit may be, for example, a near-field resonance (resonance) coupling field.
  • the coupling coefficient ⁇ between the power transmission unit and the power reception unit is, for example, about 0.3 or less, and preferably 0.1 or less.
  • As the coupling coefficient ⁇ a range of about 0.1 to 0.3 can also be employed.
  • the coupling coefficient ⁇ is not limited to such a value, and may take various values that improve power transmission.
  • magnetic resonance coupling For example, “magnetic resonance coupling”, “magnetic field (magnetic field) resonance coupling”, “magnetic field resonance (resonance) coupling”, “near-field resonance” may be used as the coupling between the power transmitting unit 56 and the power receiving unit 20 in the power transmission of the present embodiment.
  • (Resonant) coupling "
  • Electromagnetic field (electromagnetic field) resonant coupling or” Electric field (electric field) resonant coupling
  • Electromagnetic field (electromagnetic field) resonance coupling means a coupling including any of “magnetic resonance coupling”, “magnetic field (magnetic field) resonance coupling”, and “electric field (electric field) resonance coupling”.
  • the power transmission unit 56 and the power reception unit 20 are mainly magnetic fields.
  • the power transmitting unit 56 and the power receiving unit 20 are “magnetic resonance coupled” or “magnetic field (magnetic field) resonant coupled”.
  • an antenna such as a meander line can be used as the primary coil 58 and the secondary coil 22, and in this case, the power transmitting unit 56 and the power receiving unit 20 are mainly coupled by an electric field. Yes. At this time, the power transmission unit 56 and the power reception unit 20 are “electric field (electric field) resonance coupled”. As described above, in the present embodiment, power is transmitted in a non-contact manner between the power receiving unit 20 and the power transmitting unit 56. As described above, when power is transmitted in a non-contact manner, a magnetic field is mainly formed between the power receiving unit 20 and the power transmitting unit 56.
  • Adjustment unit 10 Electric vehicle, 10A Vehicle body, 11, 191 Power receiving device, 13 Rectifier, 14 Converter, 15 Battery, 16 Power control unit, 17 Motor unit, 18 Movable mechanism control unit, 19B Rear wheel, 19BL Left rear wheel , 19BR right rear wheel, 19F front wheel, 19FL left front wheel, 19FR right front wheel, 20,196 power receiving unit, 21 secondary ferrite core (cylindrical core), 22 secondary coil, 22a first end, 22b second end , 23 secondary capacitor, 24 secondary coil unit, 25 bottom surface, 26 floor panel, 27 secondary side housing, 28 secondary side shield, 28a, 63a top plate, 28b, 63b peripheral wall, 29 secondary side lid Member, 29r, 64r inner surface, 30 drive mechanism, 31 link mechanism, 32, 10 drive part, 33 biasing member, 34L left side edge, 33a, 33b elastic member, 34B rear edge, 34F front edge, 34R right side edge, 35, 93 stopper, 36 switching part, 37, 38, 87 supported Members, 40, 45 rotating shaft, 41

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Abstract

 この受電装置(11)は、外部に設けられた送電部(56)から非接触で電力を受電する受電部(20)と、受電部(20)を内部に収容する筺体(27)とを備え、筐体(27)は、送電部(56)側に位置し、磁界の通過が可能な蓋部材(29)と、蓋部材(29)に複数個配置され、送電部(56)と受電部(20)との間に位置する異物の温度を検知する温度センサ(100)とを含み、温度センサ(100)の配置間隔は、受電部(20)から生じる電磁界強度の強いところは、電磁界強度の弱いところに比べ狭い間隔である。

Description

受電装置および送電装置
 本発明は、受電装置および送電装置に関する。
 従来から非接触で電力を送電する送電装置や電力を受電する受電装置が知られている。たとえば、米国特許出願公開第2011/0074346号明細書(特許文献1)に記載された無線電力伝送装置は、コイルを覆う蓋部材を備え、この蓋部材に温度センサが取り付けられている。これにより、コイルの近傍に異物が存在し、この異物が原因で発熱した場合、異物の存在を検知することができる。
米国特許出願公開第2011/0074346号明細書
 異物の存在を精度良く検知するために、コイルを覆う蓋部材に温度センサを多く配置することが考えられる。しかし、温度センサを数多く配置した場合には、異物の検知精度を向上させることはできるが、無線電力伝送装置全体として必要となるコストの上昇を招くことになる。
 本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、高温となる異物を精度よく検知することができると共に、コストの上昇を抑制することができる受電装置および送電装置を提供することにある。
 本発明に係る受電装置においては、外部に設けられた送電部から非接触で電力を受電する受電部と、上記受電部を内部に収容する筺体とを備え、上記筐体は、上記送電部側に位置し、磁界の通過が可能な蓋部材と、上記蓋部材に複数個配置され、上記送電部と上記受電部との間に位置する異物の温度を検知する温度センサとを含み、上記温度センサの配置間隔は、上記受電部から生じる電磁界強度の強いところは、電磁界強度の弱いところに比べ狭い間隔である。
 他の形態においては、上記受電部は、ソレノイド型のコイルユニットを含み、上記コイルユニットは、板状のコアと、上記コアの周面において、巻回軸線の周囲を取り囲むように巻き付けられるコイルとを有し、上記巻回軸線に対して交差する方向において、上記巻回軸線と交差する上記コイルの端部近傍の上記コアが露出する領域に、上記電磁界強度が強いところが位置する。
 他の形態においては、上記受電部は、環状型のコイルユニットを含み、上記コイルユニットは、円筒形状のコアと、上記コアの周面に巻回された環状のコイルとを有し、上記コイルユニットの電磁界強度は、上記コイルの中心部領域に、上記電磁界強度が強いところが位置する。
 他の形態においては、複数の上記温度センサは、PTCサーミスタである。
 他の形態においては、複数の上記PTCサーミスタは、直列に接続されている。
 他の形態においては、複数の上記PTCサーミスタは、複数の上記PTCサーミスタが直列に接続されたセンサ群を2以上有し、いずれか一つのセンサ群に含まれる上記PTCサーミスタが所定の温度以上の温度を検知した場合に、検知信号を出力する検知回路を有する。
 他の形態においては、上記受電部は、車両に搭載され、上記受電部には、上記受電部を上記送電部に向けて近接するように移動させることと、上記受電部を上記送電部から離れるように移動させることとが可能な駆動機構が設けられている。
 他の形態においては、上記送電部の固有周波数と上記受電部の固有周波数との差は、上記受電部の固有周波数の10%以下である。
 他の形態においては、上記受電部と上記送電部との結合係数は、0.3以下である。
 他の形態においては、上記受電部は、上記受電部と上記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、上記受電部と上記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて上記送電部から電力を受電する。
 本発明に係る送電装置においては、車両に搭載された受電部に非接触で電力を送電する送電部と、上記送電部を内部に収容する筺体とを備え、上記筐体は、上記受電部側に位置し、電磁界の通過が可能な蓋部材と、上記蓋部材に複数個配置され、上記送電部と上記受電部との間に位置する異物の温度を検知する温度センサとを含み、上記温度センサの配置間隔は、上記送電部から生じる電磁界強度の強いところは、電磁界強度の弱いところに比べ狭い間隔である。
 他の形態においては、上記送電部は、ソレノイド型のコイルユニットを含み、上記コイルユニットは、板状のコアと、上記コアの周面において、巻回軸線の周囲を取り囲むように巻き付けられるコイルと、を有し、上記巻回軸線に対して交差する方向において、上記巻回軸線と交差する上記コイルの端部近傍の上記コアが露出する領域に、上記電磁界強度が強いところが位置する。
 他の形態においては、上記送電部は、環状型のコイルユニットを含み、上記コイルユニットは、円筒形状のコアと、上記コアの周面に巻回された環状のコイルとを有し、上記コイルユニットの電磁界強度は、上記コイルの中心部領域に、上記電磁界強度が強いところが位置する。
 他の形態においては、複数の上記温度センサは、PTCサーミスタである。
 他の形態においては、複数の上記PTCサーミスタは、直列に接続されている。
 他の形態においては、複数の上記PTCサーミスタは、複数の上記PTCサーミスタが直列に接続されたセンサ群を2以上有し、いずれか一つのセンサ群に含まれる上記PTCサーミスタが所定の温度以上の温度を検知した場合に、検知信号を出力する検知回路を有する。
 他の形態においては、上記送電部の固有周波数と上記受電部の固有周波数との差は、上記受電部の固有周波数の10%以下である。
 他の形態においては、上記受電部と上記送電部との結合係数は、0.3以下である。
 他の形態においては、上記送電部は、上記受電部と上記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、上記受電部と上記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて上記送電部から電力を受電する。
 本発明に係る受電装置および送電装置によれば、高温となる異物を精度よく検知することができると共に、コストの上昇を抑制することができる受電装置および送電装置を提供することができる。
実施の形態に係る電力伝送システム、車両、受電装置、および送電装置などを模式的に示す模式図である。 図1に示した電力伝送システムにおいて非接触電力伝送を実現する電気回路図である。 車両の底面を示す底面図である。 車両側に設けられる受電装置を示す分解斜視図である。 二次コイルの巻回状態を模式的に示す斜視図である。 送電装置を示す分解斜視図である。 送電部と受電部とが対向するように車両が停車した状態を示す斜視図である。 送電部と受電部とが対向した状態における車両の一部を示す側面図である。 一次コイルの一次フェライトコアへの巻回状態を示す平面図である。 図9中のX-X線矢視における一次コイルユニットの表面の磁束分布を示す図である。 発熱評価1として、一次コイルユニットのフェライトコアの表面から所定距離離れた位置に鉄製の板を配置した状態を示す平面図である。 図11中のXII-XII線矢視断面図である。 発熱評価1として、一次コイルユニットのフェライトコアの表面から所定距離離れた位置に鉄製の板を配置した場合の、板の大きさと温度上昇との関係を示した図である。 発熱評価2として、一次コイルユニットのフェライトコアの表面から所定距離離れた位置に鉄製の板を配置した状態を示す平面図である。 図14中のXIV-XIV線矢視断面図である。 発熱評価2として、一次コイルユニットの一次フェライトコアの表面から所定距離離れた位置に鉄製の板を配置し、板を巻回軸線に沿って移動させた場合の、板の位置と磁界強度との関係を示した図である。 実施の形態における送電装置に設けられる温度センサを配置した一次側蓋部材の平面図である。 図17中のXVIII-XVIII線矢視断面図である。 コイルに近いほど検知範囲が密となるように温度センサを配置すること説明する模式図である。 実施の形態における送電装置に設けられる温度センサの配置を変更した他の蓋部材の平面図である。 実施の形態における送電装置に設けられる温度センサの配置を変更したさらに他の蓋部材の平面図である。 図21中のXXII-XXII線矢視断面図である。 温度センサの温度検知回路を示す図である。 PTCサーミスタの電圧-温度特性を示す図である。 NTCサーミスタの電圧-温度特性を示す図である。 温度センサの他の温度検知回路を示す図である。 実施の形態における受電部の蓋部材に温度センサが設けられた場合の断面図である。 実施の形態における受電部に設けられることが可能な可動機構を示す斜視図である。 図28中の矢印A方向から見た図である。 実施の形態における受電部に設けられることが可能な可動機構の上昇状態を示す斜視図である。 実施の形態における受電部に設けられることが可能な可動機構の途中状態を示す斜視図である。 実施の形態における受電部に設けられることが可能な可動機構の下降状態を示す斜視図である。 コイルが環状型の場合の受電装置に設けられる温度センサを配置した蓋部材の見上げ図である。 コイルが環状型の場合の送電装置に設けられる温度センサを配置した蓋部材の見下げ図である。 電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す図である。 送電部および受電部の固有周波数のズレと、電力伝送効率との関係を示すグラフである。 固有周波数f0を固定した状態で、エアギャップAGを変化させたときの電力伝送効率と、一次コイルに供給される電流の周波数f3との関係を示すグラフである。 電流源または磁流源からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。
 図1から図33を用いて、本実施の形態に係る電力伝送システム、車両、受電装置および受電用コイルユニット、送電装置および送電用コイルユニットについて説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。また、実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。
 また、以下実施の形態では、「磁界強度」に着目して説明しているが、「電界強度」又は「電磁界強度」に着目した場合であっても、同様の作用効果が得られる。なお、本実施の形態に係る電力伝送システムの詳細については、後述する。
 図1は、本実施の形態に係る電力伝送システム、車両、受電装置、および送電装置などを模式的に示す模式図である。
 本実施の形態1に係る電力伝送システムは、受電装置11を含む電動車両10と、送電装置50を含む外部給電装置51とを有する。電動車両10の受電装置11は、主に、送電装置50から電力を受電する。
 駐車スペース52には、電動車両10を所定の位置に停車させるように、輪止や駐車位置および駐車範囲を示すラインが設けられている。
 外部給電装置51は、交流電源53に接続された高周波電力ドライバ54と、高周波電力ドライバ54などの駆動を制御する制御部55と、この高周波電力ドライバ54に接続された送電装置50と、電動車両10と情報の授受を行うアンテナ61とを含む。
 送電装置50は、送電部56を含み、送電部56は、ソレノイド型の一次コイルユニット60と、この一次コイルユニット60に接続された一次キャパシタ59とを含む。一次コイルユニット60は、一次フェライトコア57と、この一次フェライトコア57に巻回された一次コイル(第1コイル)58とを含む。一次コイル58は、高周波電力ドライバ54に接続されている。なお、一次コイルとは、本実施の形態においては、一次コイル58である。
 図1において、電動車両10は、車両本体10Aと、車両本体10Aに設けられた受電装置11と、受電装置11に接続された整流器13と、この整流器13に接続されたDC/DCコンバータ14とを備える。電動車両10は、DC/DCコンバータ14に接続されたバッテリ15と、パワーコントロールユニット(PCU(Power Control Unit))16と、このパワーコントロールユニット16に接続されたモータユニット17と、DC/DCコンバータ14やパワーコントロールユニット16などの駆動を制御する車両ECU(Electronic Control Unit)12と、駆動機構30と、調整部9とを備える。電動車両10は、外部給電装置51との間で情報の授受を行なうアンテナ49を備える。車両本体10Aは、エンジンコンパートメントや乗員収容室が内部に形成されたボディと、このボディに設けられたフェンダなどの外装部品とを備える。電動車両10は、前輪19Fと、後輪19Bと備える。
 なお、本実施の形態においては、電動車両10の一例として、エンジン47を備えたハイブリッド車両について説明するが、当該車両に限られない。たとえば、エンジンを備えていない電気自動車やエンジンに替えて燃料電池を備えた燃料電池車両などにも適用することができる。
 整流器13は、受電装置11に接続されており、受電装置11から供給される交流電流を直流電流に変換して、DC/DCコンバータ14に供給する。
 DC/DCコンバータ14は、整流器13から供給された直流電流の電圧を調整して、バッテリ15に供給する。なお、DC/DCコンバータ14は必須の構成ではなく省略してもよい。この場合には、外部給電装置51にインピーダンスを整合するための整合器を送電装置50と高周波電力ドライバ54との間に設けることで、DC/DCコンバータ14の代用をすることができる。
 パワーコントロールユニット16は、バッテリ15に接続されたコンバータと、このコンバータに接続されたインバータとを含み、コンバータは、バッテリ15から供給される直流電流を調整(昇圧)して、インバータに供給する。インバータは、コンバータから供給される直流電流を交流電流に変換して、モータユニット17に供給する。
 モータユニット17は、たとえば、三相交流モータなどが採用されており、パワーコントロールユニット16のインバータから供給される交流電流によって駆動する。
 受電装置11は、受電部20を含む。受電部20は、ソレノイド型の二次コイルユニット24と、この二次コイルユニット24に接続された二次キャパシタ23とを含む。二次コイルユニット24は、二次フェライトコア21と、二次フェライトコア21に巻回された二次コイル(第2コイル)22とを含む。なお、受電部20においても、二次キャパシタ23は、必須の構成ではない。二次コイル22は、整流器13に接続されている。なお、二次コイルとは、本実施の形態においては、二次コイル22である。
 図2は、図1に示した電力伝送システムにおいて非接触電力伝送を実現する電気回路図である。なお、この図2に示される回路構成は一例であって、非接触電力伝送を実現するための構成が図2の構成に限定されるものではない。
 二次コイル22は、二次キャパシタ23とともに共振回路を形成し、外部給電装置51の送電部56から送出される電力を非接触で受電する。なお、特に図示しないが、二次コイル22および二次キャパシタ23によって閉ループを形成し、二次コイル22により受電された交流電力を電磁誘導により二次コイル22から取出して整流器13へ出力するコイルを別途設けてもよい。
 一方、一次コイル58は、一次キャパシタ59とともに共振回路を形成し、交流電源53から供給される交流電力を受電部20へ非接触で送電する。なお、特に図示しないが、一次コイル58および一次キャパシタ59によって閉ループを形成し、交流電源53から出力される交流電力を電磁誘導により一次コイル58へ供給するコイルを別途設けてもよい。
 なお、一次キャパシタ59および二次キャパシタ23は、共振回路の固有周波数を調整するために設けられるものであり、一次コイル58および二次コイル22の浮遊容量を利用して所望の固有周波数が得られる場合には、一次キャパシタ59および二次キャパシタ23を設けない構成としてもよい。
 図3は、電動車両10の底面25を示す底面図である。この図3において、「D」は、鉛直方向下方Dを示す。「L」は、車両左方向Lを示す。「R」は、車両右方向Rを示す。「F」は、車両前進方向Fを示す。「B」は、車両後進方向Bを示す。電動車両10(車両本体10A)の底面25とは、電動車両10のタイヤが地面と接地された状態において、電動車両10に対して鉛直方向下方に離れた位置から電動車両10を見たときに見える面である。受電装置11、受電部20、および二次コイル22は、底面25に設けられている。
 ここで、底面25の中央部を中央部P1とする。中央部P1は、電動車両10の前後方向の中央に位置すると共に、電動車両10の幅方向の中央に位置する。
 車両本体10Aは、電動車両10の底面に設けられたフロアパネル26を含む。フロアパネル26は、車両の内部と車両の外部とを区画する板状の部材である。
 なお、受電装置11が底面25に設けられているとは、フロアパネル26に直付けされている場合や、フロアパネル26やサイドメンバやクロスメンバーなどから懸架されている場合などを含む。
 受電部20や二次コイル22が、底面25に設けられているとは、受電装置11が底面25に設けられている状態において、後述する受電装置11の筐体内に収容されていることを意味する。
 前輪19Fは、中央部P1よりも車両前進方向F側に設けられている。前輪19Fは、電動車両10の幅方向に配列する右前輪19FRと左前輪19FLとを含む。後輪19Bは、幅方向に配列する右後輪19BRと左後輪19BLとを含む。
 底面25の周縁部は、前縁部34Fと、後縁部34Bと、右側縁部34Rと、左側縁部34Lとを含む。前縁部34Fは、底面25の周縁部のうち、右前輪19FRおよび左前輪19FLよりも車両前進方向F側に位置する部分である。
 後縁部34Bは、底面25の外周縁部のうち、右後輪19BRおよび左後輪19BLよりも車両後進方向B側に位置する部分である。
 電動車両10の幅方向に延びる後縁部34Bは、後縁部34Bの一方の端部に接続された右側後辺部66Rと、後縁部34Bの他方の端部に接続された左側後辺部66Lとを含む。右側後辺部66Rは、後縁部34Bの一方の端部から右後輪19BRに向けて延び、左側後辺部66Lは後縁部34Bの他方の端部から左後輪19BLに向けて延びる。
 右側縁部34Rおよび左側縁部34Lは、電動車両10の幅方向に配列する。右側縁部34Rおよび左側縁部34Lは、底面25の外周縁部のうち、前縁部34Fおよび後縁部34Bの間に位置する。
 図4は、電動車両10側に設けられる受電装置11を示す分解斜視図である。なお、巻回状態を分かりやすくするために、実際よりもコイル線の間隔を広く図示している。後述の図5および図6も同様である。また、図4では、天地を逆にして図示している。受電装置11は、受電部20と、受電部20を内部に収容する二次側筐体27とを備える。二次側筐体27は、開口部を有する有底状の二次側シールド28と、二次側シールド28の開口部を閉塞するように配置された平板状の二次側蓋部材29とを備える。
 二次側シールド28は、フロアパネル26と対向する天板部28aと、天板部から鉛直方向下方Dに垂れ下がる環状の周壁部28bとを含む。二次側シールド28は、たとえば、銅などの金属材料から形成されている。二次側蓋部材29は、二次側シールド28の開口部を閉塞するように平板状に形成されており、たとえば、樹脂材料などから形成されている。
 二次コイルユニット24は、二次フェライトコア21および二次コイル22を有する。二次フェライトコア21は、板状に形成されている。この二次フェライトコア21の周面に二次コイル22が巻回されている。なお、二次フェライトコア21を樹脂性の固定部材内に収容し、二次コイル22をこの固定部材の周面に巻きつけることで、二次コイル22を二次フェライトコア21に装着するようにしてもよい。
 図5は、二次コイル22の巻回状態を模式的に示す斜視図である。この図5に示すように、二次コイル22は、第1端部22aと第2端部22bとを含む。二次コイル22は、第1端部22aから第2端部22bに向かうにつれて、巻回軸線O1の周囲を取り囲むと共に、巻回軸線O1の延びる方向に変位するようにコイル線を巻回して形成されている。
 巻回軸線O1とは、コイル線を微小区間に区分した時に、各微小区間における曲率中心点またはその近傍を通るように近似された仮想線である。
 本実施の形態において、二次コイル22の中心部P2とは、巻回軸線O1上に位置する仮想点であり、巻回軸線O1が延びる方向において二次コイル22の中央部に位置する。
 このように構成された受電部20(受電装置11)は、図3に示すように、巻回軸線O1が電動車両10の前後方向に延びるように配置されており、巻回軸線O1は、前縁部34Fと後縁部34Bとを通る。
 受電部20(受電装置11)は、中央部P1よりも車両後進方向B側に配置されている。具体的には、中央部P1よりも後縁部34Bに近い位置に設けられている。そして、中央部P2は、前縁部34Fと後縁部34Bと右側縁部34Rと左側縁部34Lとのうち、後縁部34Bに最も近接するように配置されている。
 図6は、駐車スペース52側に設けられる送電装置50を示す分解斜視図である。送電装置50は、送電部56と、送電部56を内部に収容する一次側筐体62とを備える。一次側筐体62は、開口部を有する有底状の一次側シールド63と、一次側シールド63の開口部を閉塞するように配置された平板状の一次側蓋部材64とを備える。
 一次側シールド63は、駐車スペース52側に位置する天板部63aと、天板部63aから鉛直方向上方Uに起立する環状の周壁部63bとを含む。一次側シールド63は、たとえば、銅などの金属材料から形成されている。一次側蓋部材64は、一次側シールド63の開口部を閉塞するように平板状に形成されており、たとえば、樹脂材料などから形成されている。
 本実施の形態では、一次側蓋部材64の一次コイルユニット60が対向する内面64rには、一次コイルユニット60の温度上昇を検知する、複数の温度センサが設けられている。この点についての詳細は後述する。
 一次コイルユニット60は、一次フェライトコア57および一次コイル58を有する。一次フェライトコア57は、板状に形成されている。この一次フェライトコア57の周面に一次コイル58が巻回されている。なお、一次フェライトコア57を樹脂性の固定部材内に収容し、一次コイル58をこの固定部材の周面に巻きつけることで、一次コイル58を一次フェライトコア57に装着するようにしてもよい。一次コイル58の一次フェライトコア57への巻回状態は、二次コイルユニット24と同じである(図5参照)。
 このように構成された送電部56(送電装置50)は、図3に示すように、巻回軸線O1が電動車両10の前後方向に延びる方向に沿って配置される。
 受電部20と送電部56との間で電力伝送する際には、受電部20と送電部56とが鉛直方向に対向する。なお、本実施の形態において、受電部20の大きさと送電部56の大きさとは、実質的に同じ大きさとされているが、送電部56を受電部20よりも大きく形成してもよい。
 図7は、送電部56と受電部20とが対向するように電動車両10が停車した状態を示す斜視図であり、図8は、送電部56と受電部20とが対向した状態における電動車両10の一部を示す側面図である。
 図8に示すように、受電部20は、送電部56の上方に配置されるように、電動車両10は、駐車スペース52に駐車される。本実施の形態においては、受電部20が送電部56の上方に位置するように、電動車両10が、車両前進方向F、または、車両後進方向Bに、運転者により移動する。これにより、受電部20と送電部56とが対向するように、電動車両10が駐車される。
 (送電部56の磁界強度)
 次に、図9および図10を参照して、一次コイルユニット60の表面における磁界強度について説明する。図9は、一次コイル58の一次フェライトコア57への巻回状態を示す平面図、図10は、図9中のX-X線矢視における一次コイルユニット60の表面の磁束分布を示す図である。
 図9に示すように、一次フェライトコア57へ一次コイル58が巻回された場合、図10に示すように、一次コイルユニット60の表面の磁束分布は、巻回軸線O1に沿って見た場合に、一次コイル58が巻回された領域(B1-B2の領域)は、中央部の磁束分布が低くなり、巻回軸線O1と交差する一次コイル58の端部に向かって磁束分布が高くなる。
 また、一次コイル58が巻回されていない、一次フェライトコア57が露出する領域(A1-B1領域、A2-B2領域)では、巻回軸線O1と交差する一次コイル58の端部近傍において、磁束分布が最大値(P1)となり、巻回軸線O1と交差する一次フェライトコア57の端部に向かって磁束分布が低下する。
 二次コイルユニット24においても、一次コイルユニット60の磁束分布の分布と同じ磁束分布の分布を示す。
 (発熱評価1)
 次に、一次コイルユニット60の発熱評価1について、図11から図13を参照して説明する。図11は、発熱評価1として、一次コイルユニット60の一次フェライトコア57の表面から所定距離離れた位置に鉄製の板500を配置した状態を示す平面図、図12は、図11中のXII-XII線矢視断面図、図13は、発熱評価1として、一次コイルユニット60の一次フェライトコア57の表面から所定距離離れた位置に鉄製の板500を配置した場合の、板500の大きさと温度上昇との関係を示した図である。
 鉄(Fe)製の板500には、サイズ1[50mm×50mm-厚さ3mm]、サイズ2[100mm×100mm-厚さ3mm]、および、サイズ3[200mm×200mm-厚さ3mm]、の3種類を用意した。板500の配置高さ(h)は、一次フェライトコア57の表面から板500の対向する表面までの距離を10mmとした。また、板500の中心位置は、図10に示したように、磁束分布が最大値(P1)となる位置に一致するように配置した。
 所定の出力条件において、板500の発熱を評価したところ、板500の面積が4倍になると、飽和温度は、約2倍になることが確認できた。二次コイルユニット24においても、一次コイルユニット60の飽和温度の分布と同じ飽和温度の分布を示す。
 (発熱評価2)
 次に、一次コイルユニット60の発熱評価2について、図14から図16を参照して説明する。図14は、発熱評価2として、一次コイルユニット60の一次フェライトコア57の表面から所定距離離れた位置において、鉄製の板500を巻回軸線O1に沿って移動させた場合の配置した状態を示す平面図、図15は、図14中のXIV-XIV線矢視断面図、図16は、発熱評価2として、一次コイルユニット60の一次フェライトコア57の表面から所定距離離れた位置に鉄製の板500を配置し、板500を巻回軸線O1に沿って移動させた場合の、板500の位置と磁界強度との関係を示した図である。
 鉄(Fe)製の板500には、[20mm×20mm-厚さ1.8mm]を用いた。板500の配置高さ(h)は、一次フェライトコア57の表面から板500の対向する表面までの距離を10mmとした。また、板500の中心位置を、巻回軸線O1に沿って移動させた。
 図16に示すように、所定の出力条件において、板500の発熱を評価したところ、板500の温度上昇は、磁界強度に比例することが確認できた。二次コイルユニット24においても、一次コイルユニット60の飽和温度の分布と同じ飽和温度の分布を示す。
 (温度センサ100の配置)
 次に、図17から図22を参照して、一次側蓋部材64の一次コイルユニット60が対向する内面64rへの温度センサ100の配置について説明する。図17は、本実施の形態における送電装置50に設けられる温度センサ100を配置した一次側蓋部材64の平面図、図18は、図17中のXVIII-XVIII線矢視断面図、図19は、一次コイルに近いほど検知範囲が密となるように温度センサ100を配置することを説明する模式図である。
 一次コイルユニット60の表面には、図10に示すような磁界強度が存在することから、樹脂製の一次側蓋部材64においては、この一次側蓋部材64を貫く方向に磁界が存在している。また、図13に示したように、鉄製の板500の面積が大きくなると温度上昇が大きくなり、さらに、図16に示したように、温度上昇は、磁界強度に比例することが確認できた。
 そこで、本実施の形態では、一次コイルユニット60から生じる磁界強度が最も強い領域には、温度検知範囲が最も密になるように、一次側蓋部材64の一次コイルユニット60側の内面64rに温度センサ100を配置し、一次コイルユニット60から生じる磁界強度が最も強い領域から遠ざかるにしたがって、温度検知範囲が疎になるように、一次側蓋部材64の一次コイルユニット60側の内面64rに温度センサ100を配置している。
 図17および図18に具体例を示す。図10に示したように、一次コイルユニット60の表面の磁界強度は、巻回軸線O1に沿って見た場合に、一次コイル58が巻回された領域(B1-B2の領域)は、中央部の磁界強度が低くなり、巻回軸線O1と交差する一次コイル58の端部に向かって磁界強度が高くなる。
 一次側蓋部材64の一次コイル58が巻回された領域に対向する領域64Cにおいて、一次コイル58の中央部において、巻回軸線O1の交差する方向(図中のラインL1)に沿って、温度検知範囲が疎になるように温度センサ100を配置する。本実施の形態では、ラインL1に沿って5個の温度センサ100を配置する。5個の温度センサ100の配置間隔は等ピッチである。
 次に、領域64Cにおいて、巻回軸線O1と交差する一次コイル58の端部に沿って(図中のラインL2)、中央部のラインL1よりも温度検知範囲が密になるように、温度センサ100を配置する。本実施の形態では、ラインL2に沿って6個の温度センサ100を配置する。6個の温度センサ100の配置間隔は等ピッチである。
 次に、一次コイル58が巻回されていない、一次フェライトコア57が露出する領域(A1-B1領域、A2-B2領域)において、磁界強度が最大値(P1)となる領域に沿って(図中のラインL3)、ラインL2よりも温度検知範囲が密になるように、温度センサ100を配置する。本実施の形態では、ラインL3に沿って10個の温度センサ100を配置する。10個の温度センサ100の配置間隔は等ピッチである。ラインL3上の磁界強度が最も強い領域であるから、このラインL3における温度検知範囲が、他の領域に比較して最も密になる。
 次に、一次フェライトコア57が露出する領域(A1-B1領域、A2-B2領域)において、ラインL3から見てラインL2とは反対側(外側)の位置のラインL4に沿って、ラインL3よりも疎になるように、温度センサ100を配置する。本実施の形態では、ラインL4に沿って7個の温度センサ100を配置する。7個の温度センサ100の配置間隔は等ピッチである。
 さらに、一次フェライトコア57が露出する領域(A1-B1領域、A2-B2領域)において、ラインL4から見てラインL3とは反対側(外側)の位置のラインL5に沿って、ラインL4よりも疎となるように、温度センサ100を配置する。本実施の形態では、ラインL5に沿って6個の温度センサ100を配置する。6個の温度センサ100の配置間隔は等ピッチである。
 なお、図19に示すように、L3とL4との間隔については、磁界強度が最大値(P1)となるL3上に配置された温度センサ100aの配置ピッチが間隔P12の場合には、L3上に配置された温度センサ100aとL4上に配置された、温度センサ100aに最も近接する温度センサ100bの配置ピッチの間隔P13は、P12よりも大きく(P12<P13)設けられる。なお、L4上に配置された温度センサ100bの配置ピッチが間隔P14の場合、間隔P14は、間隔P13よりも大きく(P13<P14)設けられる。
 また、図19に示すように、L4とL5との間隔については、L4上に配置された温度センサ100bの配置ピッチが間隔P14の場合には、L4上に配置された温度センサ100bとL5上に配置された温度センサ100bに最も近接する温度センサ100cの配置ピッチの間隔P15は、P14よりも大きく(P14<P15)設けられる。また、L5上に配置された温度センサ100cの配置ピッチが間隔P16の場合、間隔P16は、間隔P15よりも大きく(P15<P16)設けられる。
 このように、本実施の形態においては、温度センサ100の配置間隔は、送電部56から生じる電磁界強度の強いところは、電磁界強度の弱いところに比べ狭い間隔となるように配置している。これにより、一次コイルユニット60から生じる磁界強度が最も強い領域(ラインL3上)には、温度検知範囲が最も密となるように、一次側蓋部材64の一次コイルユニット60側の内面64rに温度センサ100が配置され、一次コイルユニット60から生じる磁界強度が最も強い領域から遠ざかるにしたがって、温度検知範囲が疎となるように、一次側蓋部材64の一次コイルユニット60側の内面64rに温度センサ100が配置されることとなる。
 なお、本実施の形態では、一次コイルユニット60から生じる磁界強度が最も強い領域(ラインL3)が2箇所存在することから、たとえば、図17において上側に位置するラインL3から、下側に向かった場合には、一旦温度検知範囲が疎となるように温度センサ100が配置されるが、ラインL1を通過すると再び温度検知範囲が密となるように、温度センサ100が配置される。
 その結果、磁界強度が強い領域ほど、温度センサ100による検知範囲が密となり、小さい異物(ボタン電池(金属+電解液)、ライター(金属+可燃物))であっても、精度よく異物の検知が可能となる。その結果、磁界強度が高く、異物が高温になり易いところにおいては、高温となる異物検知を精度良く行なうことが可能となる。
 一方、磁界強度が弱い領域(異物が存在しても高温にはなり難い)では、温度センサ100の配置間隔が広くなるため、温度センサ100による検知範囲が疎となる。その結果、温度センサの配置によるコストの上昇を抑制することが可能になる。
 なお、図17に示す温度センサ100の配置ピッチは、一次コイルユニット60から生じる磁界強度が最も強い領域から遠ざかる場合に、L-R方向、および、F-B方向の両方向において、温度センサ100bの配置ピッチが広くなる場合について説明したが、一次コイルユニット60から生じる磁界強度の変化は、F-B方向の変化は、図10に示すように変化するが、L-R方向の変化は小さいと考えられる。
 よって、図20に示すように、L-R方向(図中のD2方向)の温度センサ100の配置ピッチは一定とし、F-B方向(図中のD1方向)のみ、一次コイルユニット60から生じる磁界強度が最も強い領域から遠ざかる場合に、温度センサ100bの配置ピッチが広くなる構成を採用してもよい。
 また、図21に示すように、温度センサ100の配置ピッチは一定とし、一次コイルユニット60から生じる磁界強度が最も強い領域に位置する温度センサ100に対しては、検知範囲を拡大するために、一次側蓋部材64の一次コイルユニット60側の内面64rに最も面積の大きな、熱伝導性に優れた第1導電板110aを設け、この第1導電板110a上に温度センサ100を配置するとよい。したがって、図21に示す構成においては、導電板を含めた構成が温度センサを構成する。その結果、温度センサ(導電板)の配置間隔は、送電部56から生じる電磁界強度の強いところは、電磁界強度の弱いところに比べ狭い間隔となる。
 一次コイルユニット60から生じる磁界強度が最も強い領域から遠ざかる領域に位置する温度センサ100に対しては、第1導電板110aよりも面積の小さい第2導電板110b、さらに遠ざかる領域に位置する温度センサ100に対しては、この第2導電板110bよりも面積の小さい第3導電板110cを設けるようにするとよい。なお、導電板の面積は同じで、導電板の熱伝導率を変化させることで、図21に示す構成と同様の作用を得るようにすることも可能である。
 また、図21に示す構成では、すべての温度センサ100に同一性能のセンサを用いる場合について説明しているが、温度検知範囲の異なるセンサを組合せ、磁界強度が強い領域には、温度検知範囲の広いセンサを用い、磁界強度が弱い領域には、温度検知範囲の狭いセンサを用いるようにしてもよい。
 この構成によっても、一次コイルユニット60から生じる磁界強度が強い領域には、温度検知範囲が密となるように、一次側蓋部材64の一次コイルユニット60側の内面64rに温度センサ100が配置され、一次コイルユニット60から生じる磁界強度が強い領域から遠ざかるにしたがって、温度検知範囲が疎となるように、一次側蓋部材64の一次コイルユニット60側の内面64rに温度センサ100が配置されることとなる。
 その結果、磁界強度が強い領域ほど、温度センサ100による検知範囲が密となり、小さい異物(ボタン電池(金属+電解液)、ライター(金属+可燃物))であっても、精度よく異物の検知が可能となる。その結果、磁界強度が高く、異物が高温になり易いところにおいては、高温となる異物検知を精度良く行なうことが可能となる。
 一方、磁界強度が弱い領域(異物が存在しても高温にはなり難い)では、温度センサ100の配置間隔が広くなるため、温度センサ100による検知範囲が疎となる。その結果、温度センサの配置によるコストの上昇を抑制することが可能になる。
 次に、図23から図26を参照して、温度センサ100の接続状態について説明する。図23は、温度センサ100の温度検知回路を示す図、図24は、PTCサーミスタの電圧-温度特性を示す図、図25は、NTCサーミスタの電圧-温度特性を示す図、図26は、温度センサの他の温度検知回路を示す図である。
 図23を参照して、本実施の形態では、抵抗300、複数の温度センサ100が直列に接続されている。また、温度センサ100には、PTC(positive temperature coefficient)サーミスタを用いるとよい。PTCサーミスタは、温度の上昇により抵抗値が急峻に高くなる性質を有している。その結果、図24に示すように、図23の温度検知回路にPTCサーミスタを用いた場合、正常時の出力電圧P11に比べて、PTCサーミスタの温度が上昇する異常時には、急峻に出力電圧P12が高くなる。その結果、容易に過熱状態を検知することができる。
 一方、NTC(negative temperature
coefficient)サーミスタは、温度の上昇により抵抗値が低くなる性質を有している。NTCサーミスタは、温度の上昇により抵抗値が一定に低くなる性質を有している。その結果、図25に示すように、図23の温度検知回路にNTCサーミスタを用いた場合、正常時の出力電圧P21に比べて、NTCサーミスタの温度が上昇する異常時には、出力電圧P22が低くなる。NTCサーミスタの場合には、温度上昇に略反比例して出力電圧が低下することから、過熱状態を観察する観点からは、PTCサーミスタを用いることが好ましい。
 また、NTCサーミスタを用いた場合には、温度測定のために「並列に」接続する必要がある。そのため、各々に基準抵抗と温度測定用の出力端子が必要となり、素子数の増大、配線の複雑化によりコストアップを招くことになるが、PTCサーミスタを用いた場合には、そのようなコストアップは生じない。
 上記のようにして得られた出力信号は、監視回路550に送られる。監視回路550の記憶部には、予め、温度センサ100が異常高温であるときの温度分布データを格納しておくことで、格納された温度分布データと、温度検知回路から得られる信号に基づいて、受電部20と送電部56との間に高温となる異物があるか否かを判断する。
 監視回路550において高温となる異物があると判断された場合には、所定の出力信号S1が制御部55(図1参照)に出力され、送電装置50による電力の送電が中止される。また、送電中止信号が、送電装置50側のアンテナ61から電動車両10側のアンテナ49に送られることにより、電動車両10側に送電中止信号を送信するようにしてもよい。なお、監視回路550は、制御部55の内部に設けてもよい。
 また、図26に示すように、一次側蓋部材64の一次コイルユニット60側の内面64rに複数の温度センサ100を配置する場合に、複数の温度センサ100を有する第1温度センサ群100Aと、複数の温度センサ100を有する第2温度センサ群100Bとに分け、第1温度センサ群100Aと第2温度センサ群100Bとを並列にして、論理回路(OR)回路(検知回路)600に第1温度センサ群100Aおよび第2温度センサ群100Bからの出力信号を出力するようにする。
 論理回路(OR)回路(検知回路)600においては、少なくもいずれか一方のセンサ群からの信号を入力した場合には、予め格納された、温度センサ100が異常高温であるときの温度分布データと、センサ群から得られる信号に基づいて、受電部20と送電部56との間に高温となる異物があるか否かを判断する。
 論理回路(検知回路)600において高温となる異物があると判断された場合には、所定の出力信号S2が制御部55に出力され、送電装置50による電力の送電が中止される。また、送電中止信号が、送電装置50側のアンテナ61から電動車両10側のアンテナ49に送られることにより、電動車両10側に送電中止信号を送信するようにしてもよい。なお、論理回路(検知回路)600は、制御部55の内部に設けてもよい。
 なお、上記説明においては、主として、複数の温度センサ100が、一次側蓋部材64の一次コイルユニット60側の内面64rに配置されることを前提として説明している。
 しかし、図27に示すように、一次側蓋部材64ではなく、複数の温度センサ100が、二次側蓋部材29の二次コイルユニット24側の内面29rに設けられる場合であっても、上述した温度センサ100の配置および温度検知回路を適用することが可能である。
 二次側蓋部材29に温度センサ100を配置した場合には、温度検知回路から得られる信号は、車両ECU12に出力され、受電装置11による電力の受電が中止されるようにするとよい。また、受電中止信号が、電動車両10側のアンテナ49から送電装置50側のアンテナ61に送られることにより、外部給電装置51側に受電中止信号を送信するようにしてもよい。
 なお、温度検知の精度を高めるために、温度センサ100を一次側蓋部材64および二次側蓋部材29の両方に設ける構成を採用してもよい。また、第1温度センサ群100Aおよび第2温度センサ群100Bの2つの群だけでなく、3以上のセンサ群に分けてもよい。
 (受電部20の駆動機構30)
 次に、図28から図32を参照して、二次側蓋部材29に温度センサ100を配置した場合に、受電部20を昇降可能に支持する駆動機構30について説明する。図28は、実施の形態における受電部20に設けられることが可能な駆動機構30を示す斜視図、図29は、図28中の矢印A方向から見た図、図30は、実施の形態における受電部20に設けられることが可能な駆動機構30の上昇状態を示す斜視図、図31は、実施の形態における受電部20に設けられることが可能な駆動機構30の途中状態を示す斜視図、図32は、実施の形態における受電部20に設けられることが可能な駆動機構30の下降状態を示す斜視図である。
 図28に示すように、受電部20には、受電部20を送電部56に向けて近接するように移動させることと、受電部20を送電部56から離れるように移動させることとが可能な駆動機構30が設けられている。
 駆動機構30は、リンク機構31と、駆動部32と、付勢部材33と、保持装置89と、ストッパ35と、切替部36とを含む。リンク機構31は、支持部材37および支持部材38を含む。
 支持部材37は、フロアパネル26などに回転可能に支持された回転シャフト40と、回転シャフト40の一端に形成された脚部41と、回転シャフト40の他方端に接続された脚部42とを含む。脚部41の下端部は、二次側筐体27の側面壁75に回転可能に接続されている。脚部42の下端部は、側面壁74に回転可能に接続されている。
 支持部材38は、支持部材37と巻回軸線O1の延びる方向に間隔をあけて配置されている。支持部材38は、フロアパネル26などに回転可能に支持された回転シャフト45と、回転シャフト45の一端に接続された脚部46と、回転シャフト45の他端に接続された脚部48とを含む。脚部46の下端部は側面壁75に回転可能に接続されており、脚部48の下端部は、側面壁74に回転可能に接続されている。
 駆動部32は、回転シャフト45の端部に設けられたギヤ80と、ギヤ80と噛み合うギヤ81と、ギヤ81を回転させるモータ82とを含む。
 モータ82は、回転可能に設けられ、ギヤ81に接続されたロータ95と、このロータ95の周囲に設けられたステータ96と、ロータ95の回転角度を検知するエンコーダ97とを含む。
 モータ82に電力が供給されると、ロータ95が回転する。ロータ95が回転すると、ギヤ81が回転し、ギヤ81と噛み合うギヤ80も回転する。ギヤ80は、回転シャフト45に固定されているため、回転シャフト45が回転する。回転シャフト45が回転することで、受電部20および二次側筐体27が移動する。このように、モータ82の駆動力は受電部20および二次側筐体27に伝達される。モータ82の回転方向によって、受電部20および二次側筐体27の上昇および下降が制御される。
 付勢部材33は、脚部46とフロアパネル26とに接続された弾性部材33aと、脚部48とフロアパネル26とに接続された弾性部材33bとを含む。
 なお、弾性部材33aの端部83は、脚部46に回転可能に接続されており、弾性部材33aの端部84は、フロアパネル26に回転可能に接続されている。弾性部材33bの端部85も脚部48に回転可能に接続されており、弾性部材33bの端部86もフロアパネル26に回転可能に接続されている。
 弾性部材33aの端部83は、脚部46の中央部よりも脚部46の下端部側に設けられている。弾性部材33aの端部84は、脚部46と回転シャフト45との接続部に対して、支持部材37と反対側に位置している。
 弾性部材33bの端部85は、脚部48の中央部よりも脚部48の下端部側に設けられている。弾性部材33bの端部86は、回転シャフト45と脚部48との接続部に対して、支持部材37と反対側に位置している。
 図28中の受電部20(破線で示す)および二次側筐体27は、受電部20が送電部56に向けて下降する前の初期状態における受電部20および二次側筐体27を示す。この初期状態に示す状態においては、弾性部材33aおよび弾性部材33bは、自然長の状態である。
 後述の図31および図32中に示すように、受電部20および二次側筐体27が下方に向けて変位すると、弾性部材33aおよび弾性部材33bが伸びる。このため、弾性部材33aおよび弾性部材33bには、引張力が生じる。この引張力によって、受電部20および二次側筐体27は、初期状態となるように付勢される。
 保持装置89は、フロアパネル26等に固定された装置本体88と、装置本体88から突出する突出量が調整される支持部材87とを含む。支持部材87は、初期状態における二次側筐体27の底面側(二次側蓋部材)を支持し、受電部20を電動車両10側に固定する。なお、端面壁73に穴部を形成し、この穴部に支持部材87を挿入するようにしてもよい。
 ストッパ35は、脚部41の回角度を規制するストッパ片90およびストッパ片91を含み、受電部20および側面壁75が回転する範囲を規定する。
 ストッパ片90は、脚部41,42と接触して、受電部20および二次側筐体27が電動車両10のフロアパネル26等と接触することを抑制する。
 ストッパ片91は、脚部41,42と接触して、下方における受電部20および二次側筐体27の移動範囲を規制することで、地面に置かれた部材と接触することを抑制する。
 切替部36は、回転シャフト45に固定されたギヤ92と、このギヤ92と係合するストッパ93とを含む。なお、ストッパ93は、図1に示す車両ECU12によってギヤ92と係合したり、ギヤ92との係合状態が解除されたりする。ストッパ93がギヤ92と係合することで、受電部20が下降する方向に回転シャフト45が回転することが規制された規制状態となる。具体的には、規制状態とは受電部20が送電部56から離れることを許容すると共に受電部20が送電部56に近づくことを抑制する状態である。
 なお、ストッパ93とギヤ92との係合状態が解除されると、切替部36は、受電部20が上昇する方向に回転シャフト45が回転することと、受電部20が下方に下がるように回転シャフト45が回転することとを許容する許容状態となる。具体的には、許容状態とは、受電部20が送電部56から離れることを許容すると共に受電部20が送電部56に近づくことを許容する許容状態となる。
 図29は、切替部36を模式的に示す側面図であり、図28の矢印A方向から見たときの側面図である。この図29に示すように、切替部36は、回転シャフト45に固定されたギヤ92と、ギヤ92と選択的に係合するストッパ93と、駆動部110とを備える。
 ギヤ92の周面には、複数の歯部99が間隔をあけて形成されている。ストッパ93は、軸部98に回転可能に設けられている。駆動部110は、ストッパ93を回転させる。駆動部110は、ストッパ93の先端部が歯部99と係合した状態と、ストッパ93の先端部がギヤ92から離れて、ストッパ93とギヤ92とが係合しない状態とを切り替える。
 なお、軸部98には、トーションバネ111などが設けられており、ストッパ93は、このトーションバネ111からの付勢力によって、ストッパ93の先端部がギヤ92の周面に押さえつけられる。
 駆動部110は、トーションバネ111の付勢力に抗して、ストッパ93の先端部がギヤ92の周面から離れるように、ストッパ93を回転させることができる。なお、駆動部110の駆動は、可動機構制御部18によって制御されている。
 回転方向Dr1は、受電部20および二次側筐体27が上昇する際に、回転シャフト45およびギヤ92が回転する方向であり、回転方向Dr2は、受電部20および二次側筐体27が下降する際に回転シャフト45およびギヤ92が回転する方向である。
 そして、ストッパ93がギヤ92と係合することで、回転方向Dr2にギヤ92が回転することが規制される。
 その一方で、ストッパ93とギヤ92とが係合した状態においても、ギヤ92は回転方向Dr1に回転することが可能である。
 図1において、調整部9は、バッテリ15から駆動機構30のモータ82に供給する電力量の調整をする。可動機構制御部18は、調整部9の駆動を制御する。
 上記のように構成された受電部20が送電部56から電力を受電するときの動作について説明する。
 受電部20が送電部56から電力を受電する際には、電動車両10は所定の位置に停車(駐車)する。図30は、電動車両10が停車したときにおける受電部20、二次側筐体27および駆動機構30を示す側面図である。
 この図30に示すように、二次側筐体27は、フロアパネル26に近接した状態で保持装置89によって支持されており、二次側筐体27は初期位置に固定されている。なお、この初期状態においては、付勢部材33は、自然長であり、付勢部材33は、受電部20および二次側筐体27に引張力などの力を加えていない状態である。
 そして、受電部20が非接触で電力を受電する際には、可動機構制御部18は、保持装置89を駆動して、支持部材87を二次側筐体27の下面から退避させる。
 そして、可動機構制御部18は、バッテリ15からモータ82に電力が供給されるように調整部9をONとする。
 モータ82に電力が供給されると、モータ82からの動力によって、図31に示すように、脚部46が回転シャフト45を中心に回転する。これにより、受電部20および二次側筐体27は、鉛直方向下方Dに向かうと共に、車両前進方向Fに向かうように移動する。
 この際、支持部材37も、支持部材38、受電部20および二次側筐体27の移動に追従するように移動する。なお、支持部材37は回転シャフト40を中心として回転する。
 付勢部材33は、受電部20および二次側筐体27が移動することに伴って伸び、付勢部材33は、図30に示すように、二次側筐体27が初期状態となるように二次側筐体27に引張力を加える。モータ82は、当該引張力に抗して、二次側筐体27を移動させる。エンコーダ97は、モータ82のロータ95の回転角度を可動機構制御部18に送信している。
 図32は、受電部20が送電部56から非接触で電力を受電するときにおける状態を示す側面図である。
 この図32において、可動機構制御部18は、エンコーダ97からの情報に基づいて、二次側筐体27および受電部20の位置を把握している。そして、ロータ95の回転角度が、受電部20と送電部56とが対向する対向角度であると可動機構制御部18が判断すると、図29において、可動機構制御部18は、駆動部110を駆動させて、ストッパ93をギヤ92に係合させる。
 これにより、ギヤ92および回転シャフト45の回転が停止して、受電部20および二次側筐体27の下降が停止する。なお、付勢部材33の引張力は、モータ82からの駆動力よりも小さいため、受電部20および二次側筐体27が上昇することが抑制されている。このようにして、受電部20および二次側筐体27の移動が停止する。すなわち、モータ82が受電部20および二次側筐体27を下降させる方向に駆動する一方で、ストッパ93がギヤ92に係合することで、受電部20および二次側筐体27の移動が止められており、モータ82の駆動力の方が付勢部材33の引張力よりも大きいため、受電部20および二次側筐体27が停止した状態が維持される。
 図32において、破線で示す支持部材38は、初期状態における支持部材38の位置を示す。この初期状態における支持部材38を基準として支持部材38が回転した回転角度を回転角度θとする。
 本実施の形態においては、回転角度θが45度以上100度以下の範囲で受電部20と送電部56と位置合わせを行う。
 このような回転角度θの範囲においては、回転角度θの変化量に対して、鉛直方向上方Uおよび鉛直方向下方Dにおける受電部20の変位量よりも車両後進方向Bおよび車両前進方向F(水平方向)における受電部20の変化量の方が大きい。
 このため、受電部20と送電部56とが相対的に車両後進方向Bまたは車両前進方向Fに位置ずれしたとしても、受電部20の鉛直方向の位置が大きく変化することを抑制しながら、受電部20と送電部56との水平方向の位置ずれを調整することができる。
 好ましくは、回転角度θが45度以上90度以下の範囲で、受電部20と送電部56との相対的な位置合わせを行う。
 このように、回転角度θが90度以下となるような範囲で行なうことで、受電部20と送電部56との位置合わせを行なう際に受電部20の移動範囲が小さくなり、受電部20が地面上に置かれた異物と衝突することを抑制することができる。
 なお、この図32に示す例においては、回転角度θが略90度となる位置で受電部20と送電部56とが対向している。特に、回転角度θが90度の近傍においては、受電部20および二次側筐体27は、回転角度θの変化量に対して、鉛直方向上方Uおよび鉛直方向下方Dの変位量よりも車両後進方向Bおよび車両前進方向F(水平方向)の変位量の方が大きい。
 このため、受電部20と送電部56とが相対的に車両後進方向Bまたは車両前進方向Fに位置ずれしたとしても、受電部20の鉛直方向の位置が大きく変化することを抑制しながら、受電部20と送電部56との水平方向の位置ずれを調整することができる。
 (送電部56および受電部20の他の形態)
 上述の実施の形態では、図4および図6に示したように、送電部56の一次コイルユニット60、および受電部20の二次コイルユニット24には、ソレノイド型のコイルを用いた場合について説明した。しかし、後述するように、環状型のコイルを用いることも可能である。
 図33に、受電部20の二次コイルユニット24に環状型のコイルを用いた場合を図示する。この受電部20は、環状型の二次コイルユニット24と、この二次コイルユニット24に接続された二次キャパシタ23とを含む。二次コイルユニット24は、円筒形状コア21と、この円筒形状コア21の周面に巻回された環状の二次コイル(第2コイル)22とを含む。本形態においても、図4に示す受電部20と同様に、二次キャパシタ23は、必須の構成ではない。二次コイル22は、整流器13(図1参照)に接続されている。
 また、受電部20は、二次側筐体27に収容されている。二次側筐体27は、開口部を有する有底筒状の二次側シールド28と、二次側シールド28の開口部を閉塞するように配置された平板円形状の二次側蓋部材29とを備える。二次側シールド28は、フロアパネル26(図3参照)と対向する天板部28aと、天板部から鉛直方向下方Dに垂れ下がる環状の周壁部28bとを含む。二次側シールド28は、たとえば、銅などの金属材料から形成されている。
 二次側蓋部材29は、二次側シールド28の開口部を閉塞するように平板円形状に形成されており、たとえば、樹脂材料などから形成されている。
 上記構成を有する環状型の二次コイルユニット24に温度センサを用いる場合、二次コイルユニット24の磁界強度は、環状の二次コイル22の中心部領域が最も強く、半径方向の外側に向かうに従って磁界強度は弱くなる。そこで、二次側蓋部材29の二次コイルユニット24側の内面29rに温度センサ100を配置する場合には、二次側蓋部材29の中心部C1に対向する領域に温度センサ100を配置して、半径方向の外側に向かうにしたがって、温度センサ100の配置間隔が大きくなるように複数の温度センサ100を配置する。
 これによっても、二次コイルユニット24から生じる磁界強度が最も強い領域には、温度検知範囲が最も密になるように、二次側蓋部材29の二次コイルユニット24側の内面29rに温度センサ100を配置し、二次コイルユニット24から生じる磁界強度が最も強い領域から遠ざかるにしたがって、温度検知範囲が疎になるように、二次側蓋部材29の二次コイルユニット24側の内面29rに温度センサ100を配置することとなる。その結果、ソレノイド型のコイルを用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。
 図34に、送電部56の一次コイルユニット60に環状型のコイルを用いた場合を図示する。この送電部56は、環状型の一次コイルユニット60と、この一次コイルユニット60に接続された一次キャパシタ59とを含む。一次コイルユニット60は、円筒形状コア57と、この円筒形状コア57に巻回された環状の一次コイル(第1コイル)58とを含む。本形態においても、図6に示す送電部56と同様に、一次キャパシタ59は、必須の構成ではない。
 また、送電部56は、一次側筐体62に収容されている。一次側筐体62は、開口部を有する有底筒状の一次側シールド63と、一次側シールド63の開口部を閉塞するように配置された平板円形状の一次側蓋部材64とを備える。一次側シールド63は、駐車スペース52側に位置する天板部63aと、天板部63aから鉛直方向上方Uに起立する環状の周壁部63bとを含む。一次側シールド63は、たとえば、銅などの金属材料から形成されている。
 一次側蓋部材64は、一次側シールド63の開口部を閉塞するように平板円形状に形成されており、たとえば、樹脂材料などから形成されている。
 上記構成を有する環状型の一次コイルユニット60に温度センサを用いる場合、一次コイルユニット60の磁界強度は、環状の一次コイル58の中心部が最も強く、半径方向の外側に向かうに従って磁界強度は弱くなる。そこで、一次側蓋部材64の一次コイルユニット60側の内面64rに温度センサ100を配置する場合には、一次側蓋部材64の中心部C1に温度センサ100を配置して、半径方向の外側に向かうにしたがって、温度センサ100の配置間隔が大きくなるように複数の温度センサ100を配置する。
 これによっても、一次コイルユニット60から生じる磁界強度が最も強い領域には、温度検知範囲が最も密になるように、一次側蓋部材64の一次コイルユニット60側の内面64rに温度センサ100を配置し、一次コイルユニット60から生じる磁界強度が最も強い領域から遠ざかるにしたがって、温度検知範囲が疎になるように、一次側蓋部材64の一次コイルユニット60側の内面64rに温度センサ100を配置することとなる。その結果、ソレノイド型のコイルを用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。
 次に、図2、図35から図38を用いて、受電部20と送電部56との間の電力伝送の原理について説明する。
 本実施の形態に係る電力伝送システムにおいては、図2に示すように、送電部56の固有周波数と、受電部20の固有周波数との差は、受電部20または送電部56の固有周波数の10%以下である。このような範囲に各送電部56および受電部20の固有周波数を設定することで、電力伝送効率を高めることができる。その一方で、固有周波数の差が受電部20または送電部56の固有周波数の10%よりも大きくなると、電力伝送効率が10%より小さくなり、バッテリ15の充電時間が長くなるなどの弊害が生じる。
 ここで、送電部56の固有周波数とは、一次キャパシタ59が設けられていない場合には、一次コイル58のインダクタンスと、一次コイル58のキャパシタンスとから形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。一次キャパシタ59が設けられた場合には、送電部56の固有周波数とは、一次コイル58および一次キャパシタ59のキャパシタンスと、一次コイル58のインダクタンスとによって形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。上記電気回路において、制動力および電気抵抗をゼロもしくは実質的にゼロとしたときの固有周波数は、送電部56の共振周波数とも呼ばれる。
 同様に、受電部20の固有周波数とは、二次キャパシタ23が設けられていない場合には、二次コイル22のインダクタンスと、二次コイル22のキャパシタンスとから形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。二次キャパシタ23が設けられた場合には、受電部20の固有周波数とは、二次コイル22および二次キャパシタ23のキャパシタンスと、二次コイル22のインダクタンスとによって形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。上記電気回路において、制動力および電気抵抗をゼロもしくは実質的にゼロとしたときの固有周波数は、受電部20の共振周波数とも呼ばれる。
 図35および図36を用いて、固有周波数の差と電力伝送効率との関係とを解析したシミュレーション結果について説明する。図35は、電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す図である。電力伝送システムは、送電装置190と、受電装置191とを備え、送電装置190は、コイル192(電磁誘導コイル)と、送電部193とを含む。送電部193は、コイル194(1次コイル)と、コイル194に設けられたキャパシタ195とを含む。
 受電装置191は、受電部196と、コイル197(電磁誘導コイル)とを備える。受電部196は、コイル199とこのコイル199(2次コイル)に接続されたキャパシタ198とを含む。
 コイル194のインダクタンスをインダクタンスLtとし、キャパシタ195のキャパシタンスをキャパシタンスC1とする。コイル199のインダクタンスをインダクタンスLrとし、キャパシタ198のキャパシタンスをキャパシタンスC2とする。このように各パラメータを設定すると、送電部193の固有周波数f1は、下記の式(1)によって示され、受電部196の固有周波数f2は、下記の式(2)によって示される。
 f1=1/{2π(Lt×C1)1/2}・・・(1)
 f2=1/{2π(Lr×C2)1/2}・・・(2)
 ここで、インダクタンスLrおよびキャパシタンスC1,C2を固定して、インダクタンスLtのみを変化させた場合において、送電部193および受電部196の固有周波数のズレと、電力伝送効率との関係を図36に示す。なお、このシミュレーションにおいては、コイル194およびコイル199の相対的な位置関係は固定した状態であって、さらに、送電部193に供給される電流の周波数は一定である。
 図36に示すグラフのうち、横軸は、固有周波数のズレ(%)を示し、縦軸は、一定周波数での伝送効率(%)を示す。固有周波数のズレ(%)は、下記式(3)によって示される。
 (固有周波数のズレ)={(f1-f2)/f2}×100(%)・・・(3)
 図36からも明らかなように、固有周波数のズレ(%)が±0%の場合には、電力伝送効率は、100%近くとなる。固有周波数のズレ(%)が±5%の場合には、電力伝送効率は、40%となる。固有周波数のズレ(%)が±10%の場合には、電力伝送効率は、10%となる。固有周波数のズレ(%)が±15%の場合には、電力伝送効率は、5%となる。すなわち、固有周波数のズレ(%)の絶対値(固有周波数の差)が、受電部196の固有周波数の10%以下の範囲となるように各送電部および受電部の固有周波数を設定することで電力伝送効率を高めることができることがわかる。さらに、固有周波数のズレ(%)の絶対値が受電部196の固有周波数の5%以下となるように、各送電部および受電部の固有周波数を設定することで電力伝送効率をより高めることができることがわかる。なお、シミュレーションソフトしては、電磁界解析ソフトウェア(JMAG(登録商標):株式会社JSOL製)を採用している。
 次に、本実施の形態に係る電力伝送システムの動作について説明する。
 図1において、一次コイル58には、高周波電力ドライバ54から交流電力が供給される。この際、一次コイル58を流れる交流電流の周波数が特定の周波数となるように電力が供給されている。
 一次コイル58に特定の周波数の電流が流れると、一次コイル58の周囲には特定の周波数で振動する電磁界が形成される。
 二次コイル22は、一次コイル58から所定範囲内に配置されており、二次コイル22は一次コイル58の周囲に形成された電磁界から電力を受け取る。
 本実施の形態においては、二次コイル22および一次コイル58は、所謂、ヘリカルコイルが採用されている。このため、一次コイル58の周囲には、特定の周波数で振動する磁界および電界が形成され、二次コイル22は主に当該磁界から電力を受け取る。
 ここで、一次コイル58の周囲に形成される特定の周波数の磁界について説明する。「特定の周波数の磁界」は、典型的には、電力伝送効率と一次コイル58に供給される電流の周波数と関連性を有する。そこで、まず、電力伝送効率と、一次コイル58に供給される電流の周波数との関係について説明する。一次コイル58から二次コイル22に電力を伝送するときの電力伝送効率は、一次コイル58および二次コイル22の間の距離などの様々な要因よって変化する。たとえば、送電部56および受電部20の固有周波数(共振周波数)を固有周波数f0とし、一次コイル58に供給される電流の周波数を周波数f3とし、二次コイル22および一次コイル58の間のエアギャップをエアギャップAGとする。
 図37は、固有周波数f0を固定した状態で、エアギャップAGを変化させたときの電力伝送効率と、一次コイル58に供給される電流の周波数f3との関係を示すグラフである。
 図37に示すグラフにおいて、横軸は、一次コイル58に供給する電流の周波数f3を示し、縦軸は、電力伝送効率(%)を示す。効率曲線L1は、エアギャップAGが小さいときの電力伝送効率と、一次コイル58に供給する電流の周波数f3との関係を模式的に示す。この効率曲線L1に示すように、エアギャップAGが小さい場合には、電力伝送効率のピークは周波数f4,f5(f4<f5)において生じる。エアギャップAGを大きくすると、電力伝送効率が高くなるときの2つのピークは、互いに近づくように変化する。そして、効率曲線L2に示すように、エアギャップAGを所定距離よりも大きくすると、電力伝送効率のピークは1つとなり、一次コイル58に供給する電流の周波数が周波数f6のときに電力伝送効率がピークとなる。エアギャップAGを効率曲線L2の状態よりもさらに大きくすると、効率曲線L3に示すように電力伝送効率のピークが小さくなる。
 たとえば、電力伝送効率の向上を図るための手法として次のような第1の手法が考えられる。第1の手法としては、図1に示す一次コイル58に供給する電流の周波数を一定として、エアギャップAGにあわせて、一次キャパシタ59や二次キャパシタ23のキャパシタンスを変化させることで、送電部56と受電部20との間での電力伝送効率の特性を変化させる手法が挙げられる。具体的には、一次コイル58に供給される電流の周波数を一定とした状態で、電力伝送効率がピークとなるように、一次キャパシタ59および二次キャパシタ23のキャパシタンスを調整する。この手法では、エアギャップAGの大きさに関係なく、一次コイル58および二次コイル22に流れる電流の周波数は一定である。なお、電力伝送効率の特性を変化させる手法としては、送電装置50と高周波電力ドライバ54との間に設けられた整合器を利用する手法や、コンバータ14を利用する手法などを採用することもできる。
 また、第2の手法としては、エアギャップAGの大きさに基づいて、一次コイル58に供給する電流の周波数を調整する手法である。たとえば、図37において、電力伝送特性が効率曲線L1となる場合には、一次コイル58には周波数が周波数f4または周波数f5の電流を一次コイル58に供給する。そして、周波数特性が効率曲線L2,L3となる場合には、周波数が周波数f6の電流を一次コイル58に供給する。この場合では、エアギャップAGの大きさに合わせて一次コイル58および二次コイル22に流れる電流の周波数を変化させることになる。
 第1の手法では、一次コイル58を流れる電流の周波数は、固定された一定の周波数となり、第2の手法では、一次コイル58を流れる周波数は、エアギャップAGによって適宜変化する周波数となる。第1の手法や第2の手法などによって、電力伝送効率が高くなるように設定された特定の周波数の電流が一次コイル58に供給される。一次コイル58に特定の周波数の電流が流れることで、一次コイル58の周囲には、特定の周波数で振動する磁界(電磁界)が形成される。
 受電部20は、受電部20と送電部56の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界および特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて送電部56から電力を受電している。したがって、「特定の周波数で振動する磁界」は、必ずしも固定された周波数の磁界とは限らず、「特定の周波数で振動する電界」も、必ずしも固定された周波数の電界とは限らない。
 なお、上記の例では、エアギャップAGに着目して、一次コイル58に供給する電流の周波数を設定するようにしているが、電力伝送効率は、一次コイル58および二次コイル22の水平方向のずれ等のように他の要因によっても変化するものであり、当該他の要因に基づいて、一次コイル58に供給する電流の周波数を調整する場合がある。
 なお共鳴コイルとしてヘリカルコイルを採用した例について説明したが、共鳴コイルとして、メアンダラインなどのアンテナなどを採用した場合には、一次コイル58に特定の周波数の電流が流れることで、特定の周波数の電界が一次コイル58の周囲に形成される。そして、この電界をとおして、送電部56と受電部20との間で電力伝送が行われる。
 本実施の形態に係る電力伝送システムにおいては、電磁界の「静電磁界」が支配的な近接場(エバネッセント場)を利用することで、送電および受電効率の向上が図られている。図38は、電流源または磁流源からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図38を参照して、電磁界は3つの成分から成る。曲線k1は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線k2は、波源からの距離の2乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線k3は、波源からの距離の3乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。なお、電磁界の波長を「λ」とすると、「輻射電磁界」と「誘導電磁界」と「静電磁界」との強さが略等しくなる距離は、λ/2πとあらわすことができる。
 「静電磁界」は、波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域であり、本実施の形態に係る電力伝送システムでは、この「静電磁界」が支配的な近接場(エバネッセント場)を利用してエネルギー(電力)の伝送が行なわれる。すなわち、「静電磁界」が支配的な近接場において、近接する固有周波数を有する送電部56および受電部20(たとえば一対のLC共振コイル)を共鳴させることにより、送電部56から他方の受電部20へエネルギー(電力)を伝送する。この「静電磁界」は遠方にエネルギーを伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電磁界」によってエネルギー(電力)を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。
 このような受電部と送電部との間に形成される電磁場は、たとえば、近接場共振(共鳴)結合場という場合がある。送電部と受電部との間の結合係数κは、たとえば、0.3以下程度であり、好ましくは、0.1以下である。結合係数κとしては、0.1~0.3程度の範囲も採用することができる。結合係数κは、このような値に限定されるものでなく、電力伝送が良好となる種々の値をとり得る。
 本実施の形態の電力伝送における送電部56と受電部20との結合を、たとえば、「磁気共鳴結合」、「磁界(磁場)共鳴結合」、「磁場共振(共鳴)結合」、「近接場共振(共鳴)結合」、「電磁界(電磁場)共振結合」または「電界(電場)共振結合」という。
 「電磁界(電磁場)共振結合」は、「磁気共鳴結合」、「磁界(磁場)共鳴結合」、「電界(電場)共振結合」のいずれも含む結合を意味する。
 本明細書中で説明した送電部56の一次コイル58と受電部20の二次コイル22とは、コイル形状のアンテナが採用されているため、送電部56と受電部20とは主に、磁界によって結合しており、送電部56と受電部20とは、「磁気共鳴結合」または「磁界(磁場)共鳴結合」している。
 なお、一次コイル58および二次コイル22として、たとえば、メアンダラインなどのアンテナを採用することも可能であり、この場合には、送電部56と受電部20とは主に、電界によって結合している。このときには、送電部56と受電部20とは、「電界(電場)共振結合」している。このように、本実施の形態においては、受電部20と送電部56との間で非接触で電力伝送をしている。このように、非接触で電力伝送する際には、受電部20と送電部56との間には、主に、磁界が形成される。
 なお、上記実施の形態においては、送電部56から受電部20に電力を送電する場合について説明したが、受電部20から送電部56に電力を送電する場合においても、同様に、受電部20と送電部56との間に異物がある状態で電力送電されることを抑制することができる。
 今回開示された実施の形態はすべ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。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。
 9 調整部、10 電動車両、10A 車両本体、11,191 受電装置、13 整流器、14 コンバータ、15 バッテリ、16 パワーコントロールユニット、17 モータユニット、18 可動機構制御部、19B 後輪、19BL 左後輪、19BR 右後輪、19F 前輪、19FL 左前輪、19FR 右前輪、20,196 受電部、21 二次フェライトコア(円筒形状コア)、22 二次コイル、22a 第1端部、22b 第2端部、23 二次キャパシタ、24 二次コイルユニット、25 底面、26 フロアパネル、27 二次側筐体、28 二次側シールド、28a,63a 天板部、28b,63b 周壁部、29 二次側蓋部材、29r、64r 内面、30 駆動機構、31 リンク機構、32,110 駆動部、33 付勢部材、34L 左側縁部、33a,33b 弾性部材、34B 後縁部、34F 前縁部、34R 右側縁部、35,93 ストッパ、36 切替部、37,38,87 支持部材、40,45 回転シャフト、41,42,46,48 脚部、47 エンジン、49,61 アンテナ、50,190 送電装置、51 外部給電装置、52 駐車スペース、53 交流電源、54 高周波電力ドライバ、55 制御部、56,193 送電部、57 一次フェライトコア、58 一次コイル、59 一次キャパシタ、60 一次コイルユニット、62 一次側筐体、63 一次側シールド、64 一次側蓋部材、64C 領域、66L 左側後辺部、66R 右側後辺部、73 端面壁、74,75 側面壁、80,81,92 ギヤ、82 モータ、83,84,85,86 端部、88 装置本体、89 保持装置、90,91 ストッパ片、95 ロータ、96 ステータ、97 エンコーダ、98 軸部、99 歯部、100,100a,100b,100c 温度センサ、100A 第1温度センサ群、100B 第2温度センサ群、110a 第1導電板、110b 第2導電板、110c 第3導電板、111 トーションバネ、192,194,197,199 コイル、195,198 キャパシタ、300 抵抗、500 板、550 監視回路、600 論理回路(検知回路)。

Claims (19)

  1.  外部に設けられた送電部から非接触で電力を受電する受電部と、
     前記受電部を内部に収容する筺体と、を備え、
     前記筐体は、前記送電部側に位置し、磁界の通過が可能な蓋部材と、
     前記蓋部材に複数個配置され、前記送電部と前記受電部との間に位置する異物の温度を検知する温度センサと、を含み、
     前記温度センサの配置間隔は、前記受電部から生じる電磁界強度の強いところは、電磁界強度の弱いところに比べ狭い間隔である、受電装置。
  2.  前記受電部は、ソレノイド型のコイルユニットを含み、
     前記コイルユニットは、
     板状のコアと、
     前記コアの周面において、巻回軸線の周囲を取り囲むように巻き付けられるコイルと、を有し、
     前記巻回軸線に対して交差する方向において、前記巻回軸線と交差する前記コイルの端部近傍の前記コアが露出する領域に、前記電磁界強度が強いところが位置する、請求項1に記載の受電装置。
  3.  前記受電部は、環状型のコイルユニットを含み、
     前記コイルユニットは、
     円筒形状のコアと、
     前記コアの周面に巻回された環状のコイルと、を有し、
     前記コイルユニットの電磁界強度は、前記コイルの中心部領域に、前記電磁界強度が強いところが位置する、請求項1に記載の受電装置。
  4.  複数の前記温度センサは、PTCサーミスタである、請求項1から3のいずれか1項に記載の受電装置。
  5.  複数の前記PTCサーミスタは、直列に接続されている、請求項4に記載の受電装置。
  6.  複数の前記PTCサーミスタは、複数の前記PTCサーミスタが直列に接続されたセンサ群を2以上有し、
     いずれか一つのセンサ群に含まれる前記PTCサーミスタが所定の温度以上の温度を検知した場合に、検知信号を出力する検知回路を有する、請求項5に記載の受電装置。
  7.  前記受電部は、車両に搭載され、
     前記受電部には、前記受電部を前記送電部に向けて近接するように移動させることと、前記受電部を前記送電部から離れるように移動させることとが可能な駆動機構が設けられている、請求項1に記載の受電装置。
  8.  前記送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記受電部の固有周波数の10%以下である、請求項1に記載の受電装置。
  9.  前記受電部と前記送電部との結合係数は、0.3以下である、請求項1に記載の受電装置。
  10.  前記受電部は、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて前記送電部から電力を受電する、請求項1に記載の受電装置。
  11.  車両に搭載された受電部に非接触で電力を送電する送電部と、
     前記送電部を内部に収容する筺体と、を備え、
     前記筐体は、前記受電部側に位置し、電磁界の通過が可能な蓋部材と、
     前記蓋部材に複数個配置され、前記送電部と前記受電部との間に位置する異物の温度を検知する温度センサと、を含み、
     前記温度センサの配置間隔は、前記送電部から生じる電磁界強度の強いところは、電磁界強度の弱いところに比べ狭い間隔である、送電装置。
  12.  前記送電部は、ソレノイド型のコイルユニットを含み、
     前記コイルユニットは、
     板状のコアと、
     前記コアの周面において、巻回軸線の周囲を取り囲むように巻き付けられるコイルと、を有し、
     前記巻回軸線に対して交差する方向において、前記巻回軸線と交差する前記コイルの端部近傍の前記コアが露出する領域に、前記電磁界強度が強いところが位置する、請求項11に記載の送電装置。
  13.  前記送電部は、環状型のコイルユニットを含み、
     前記コイルユニットは、
     円筒形状のコアと、
     前記コアの周面に巻回された環状のコイルと、を有し、
     前記コイルユニットの電磁界強度は、前記コイルの中心部領域に、前記電磁界強度が強いところが位置する、請求項11に記載の送電装置。
  14.  複数の前記温度センサは、PTCサーミスタである、請求項11から13のいずれか1項に記載の送電装置。
  15.  複数の前記PTCサーミスタは、直列に接続されている、請求項14に記載の送電装置。
  16.  複数の前記PTCサーミスタは、複数の前記PTCサーミスタが直列に接続されたセンサ群を2以上有し、
     いずれか一つのセンサ群に含まれる前記PTCサーミスタが所定の温度以上の温度を検知した場合に、検知信号を出力する検知回路を有する、請求項15に記載の送電装置。
  17.  前記送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記受電部の固有周波数の10%以下である、請求項11に記載の送電装置。
  18.  前記受電部と前記送電部との結合係数は、0.3以下である、請求項11に記載の送電装置。
  19.  前記送電部は、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて前記送電部から電力を受電する、請求項11に記載の送電装置。
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