WO2014185184A1 - 受電装置、非接触給電システム及び蓋ユニット - Google Patents

受電装置、非接触給電システム及び蓋ユニット Download PDF

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祐司 前川
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Definitions

  • the present invention relates to a non-contact power feeding system.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2013-102060 filed in Japan on May 14, 2013, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Patent Documents 1 to 4 a non-contact power supply system that supplies power in a non-contact manner from a power supply side coil (power supply coil) to a power reception side coil (power reception coil) has been used.
  • a power supply side coil power supply coil
  • a power reception side coil power reception coil
  • EV electric vehicle
  • HV hybrid vehicle
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-87353 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-59239 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-196015 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-21886
  • the receiving coil is installed as it is or molded with resin at the bottom of the vehicle. For this reason, rubbing the bottom of the vehicle or hitting a foreign object (pebbles or the like) may damage the power receiving coil, which may be a factor that hinders power feeding.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to prevent damage to a power receiving coil mounted on a vehicle and always enable appropriate power feeding.
  • the present invention adopts the following configuration as means for solving the above-described problems.
  • a power receiving device includes a power receiving coil that is mounted on a mobile body and that is supplied with electric power from a power feeding coil in a non-contact manner, and is provided in the mobile body so as to be openable and closable.
  • a lid member that covers the power receiving coil; and a bag body that opens and closes the lid member by expanding or contracting.
  • the second aspect of the present invention includes a plurality of lid members in the first aspect.
  • the bag is provided for each lid member.
  • a fourth aspect of the present invention includes, in the first aspect, urging means for urging the lid member in the closed state.
  • a biasing means for biasing the lid member to the closed state is provided in each of the plurality of lid members.
  • a biasing means for biasing the lid member to the closed state is provided in each of the plurality of lid members.
  • the lid member is bonded to the bag body.
  • the bag is formed of a rubber material having elasticity.
  • the bag is made of a predetermined metal except for a portion corresponding to a magnetic path between the power feeding coil and the power receiving coil.
  • the lid member is made of a metal harder than the power receiving coil.
  • each of the plurality of lid members has a substantially isosceles triangular shape.
  • the biasing means provided in each of the plurality of lid members is a spring, and the spring constants of the springs are different.
  • a contactless power feeding system includes a power feeding coil disposed on a ground plane, a power receiving coil that is mounted on a moving body and is supplied with power from the power feeding coil in a contactless manner, and the movement
  • a lid member that is provided to be openable and closable on the body and covers the power receiving coil in a closed state; and a bag body that opens and closes the lid member by expanding or contracting.
  • a lid unit according to a fourteenth aspect of the present invention is a lid unit for a power receiving coil that is mounted on a moving body and is supplied with electric power from a feeding coil in a non-contact manner, and is provided on the moving body so as to be openable and closable. And a lid member that covers the power receiving coil in a closed state, and a bag body that opens and closes the lid member by expanding or contracting.
  • the lid member that can be opened and closed and covers the feeding coil in the closed state.
  • the bag body which opens and closes a cover member by expanding or contracting is provided.
  • the lid member is opened and closed by the expansion or contraction of the bag body. For this reason, the lid member can be closed to protect the power receiving coil while the vehicle is running, and the lid member can be prevented from being obstructed by feeding by opening the lid member during power feeding. Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent the power receiving coil mounted on the vehicle from being damaged and always perform appropriate power feeding.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a non-contact power feeding system 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the non-contact power feeding system 1 includes a power feeding device 10 installed on the ground side and a power receiving device 20 mounted on the vehicle M (moving body) side. Power is supplied to 20 without contact.
  • the power supply device 10 includes a power source 11, a rectifier circuit 12, a power supply circuit 13, a power supply control unit 14, and a power supply coil 15.
  • the power supply device 10 generates power suitable for non-contact power supply to the power reception device 20 and Various controls necessary for contactless power feeding are performed.
  • the power supply apparatus 10 is described as being installed on the ground. However, the power supply apparatus 10 may be installed in the basement and is installed above the vehicle M (for example, the ceiling). It may be a thing, and shall be installed on the ground surface.
  • the power source 11 has an output end connected to the input end of the rectifier circuit 12, and supplies the rectifier circuit 12 with AC power necessary for power feeding to the power receiving device 20.
  • the power source 11 is a system power source that supplies three-phase AC power, such as 200 V or 400 V, or single-phase AC power of 100 V, for example.
  • the rectifier circuit 12 has an input terminal connected to the power supply 11 and an output terminal connected to the power supply circuit 13.
  • the rectifier circuit 12 rectifies AC power supplied from the power supply 11 and converts it into DC power. Output to the power feeding circuit 13.
  • the power supply circuit 13 has an input end connected to the rectifier circuit 12 and an output end connected to both ends of the power supply coil 15.
  • the power supply circuit 13 converts DC power from the rectifier circuit 12 into AC power, and supplies the converted AC power. Output to the coil 15.
  • the power supply circuit 13 includes a resonance capacitor that forms a power supply side resonance circuit together with the power supply coil 15, and the DC power from the rectifier circuit 12 is supplied to the power supply 11 under the control of the power supply control unit 14.
  • the power is converted into AC power (high frequency power) having a frequency higher than that of AC power and is output to the feeding coil 15.
  • the power supply control unit 14 controls the power supply circuit 13 to generate power to be supplied to the power receiving device 20.
  • the power supply control unit 14 includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, and the like, and performs the above-described various controls based on a control program prepared in advance.
  • CPU Central Processing Unit
  • the feeding coil 15 is a solenoid type coil having a coil shape defined in advance.
  • the power feeding coil 15 may be provided integrally with a cover formed of a nonmagnetic material such as plastic that molds the power feeding coil 15.
  • the power supply coil 15 supplies power to the power receiving device 20 in a non-contact manner by generating a magnetic field corresponding to the high frequency power supplied from the power supply circuit 13.
  • Vehicle M is an automobile that is driven by a driver and travels on a road, and is, for example, an electric car or a hybrid car that includes a travel motor as a power generation source.
  • the vehicle M includes a power receiving device 20 as shown in FIG. Although omitted in FIG. 1, the vehicle M has a configuration necessary for traveling, such as an engine, the traveling motor, the operation handle, and a brake.
  • the power receiving device 20 includes a power receiving coil 21, a power receiving circuit 22, a charging circuit 23, a battery 24 power receiving control unit 25, and a lid unit 30.
  • the power receiving coil 21 includes a solenoid type coil having substantially the same coil shape as that of the power feeding coil 15 described above.
  • the power receiving coil 21 may be provided integrally with a cover formed of a nonmagnetic material such as plastic that molds the power receiving coil 21.
  • Such a power receiving coil 21 is provided on the bottom of the vehicle M in such a posture that the coil axis is in the vertical direction (vertical direction) so as to be able to face the power feeding coil 15. Both ends of the power receiving coil 21 are connected to the input ends of the power receiving circuit 22, and an electromotive force is generated when the magnetic field of the power feeding coil 15 acts, and the generated electromotive force is output to the power receiving circuit 22.
  • the power receiving circuit 22 has an input terminal connected to both ends of the power receiving coil 21 and an output terminal connected to the input terminal of the charging circuit 23.
  • the AC power supplied from the power receiving coil 21 is converted into DC power and converted.
  • DC power is output to the charging circuit 23.
  • the power reception circuit 22 includes a resonance capacitor that constitutes a power reception side resonance circuit together with the power reception coil 21.
  • the capacitance of the resonance capacitor of the power reception circuit 22 is such that the resonance frequency of the power reception side resonance circuit is the same as the resonance frequency of the power supply side resonance circuit described above.
  • the charging circuit 23 has an input terminal connected to the output terminal of the power receiving circuit 22 and an output terminal connected to the input terminal of the battery 24, and charges the battery 24 with power (DC power) from the power receiving circuit 22.
  • the battery 24 is a rechargeable battery (for example, a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery) mounted on the vehicle M, and supplies power to a travel motor (not shown).
  • the power reception control unit 25 includes a CPU, a memory, and the like, and controls the charging circuit 23 based on a power reception control program prepared in advance.
  • the power reception control unit 25 controls the air supply / exhaust device 40 to inflate or deflate a balloon 33 (to be described later) of the lid unit 30.
  • FIG. 2A and 2B are enlarged schematic diagrams including the lid unit 30.
  • the lid unit 30 includes a lid member 31, a spring 32 (biasing means), and a balloon 33 (bag body), and is used for a power receiving coil to which power is supplied in a non-contact manner from a power feeding coil.
  • FIG. 2A and 2B FIG. 2A shows a state where the lid member 31 is closed, and FIG. 2B shows a state where the lid member 31 is open.
  • FIG. 3 is a front view of the closed lid member 31 as viewed from the ground side. As shown in this figure, the lid member 31 is attached to the vehicle M so as to cover the power receiving coil 21 when in the closed state.
  • four lid members 31 are provided, and each lid member 31 has a substantially isosceles triangular shape. When all of these lid members 31 are in the closed state, the lid member 31 has a rectangular shape as shown in FIG. 3 as a whole, and covers the entire power receiving coil 21.
  • Such a lid member 31 protects the power receiving coil 21 and is formed of, for example, a metal harder than the power receiving coil 21.
  • the spring 32 is provided for each lid member 31 and is a compression spring in which one end is fixed to the lid member 31 and the other end is fixed to the vehicle body of the vehicle M as shown in FIGS. 2A and 2B.
  • the spring 32 biases the lid member 31 to the closed position (position shown in FIG. 2A).
  • the balloon 33 is fixed to the bottom surface of the vehicle M so as to cover the power receiving coil 21, and expands (swells) when gas is supplied from the air supply / exhaust device 40 to the inside, and the supplied gas is the same.
  • the air supply / exhaust device 40 contracts (shrinks) when sucked.
  • the balloon 33 is accommodated between the power receiving coil 21 and the lid member 31 as shown in FIGS. 2A and 2B. As shown in FIG. 2B, such a balloon 33 pushes the lid member 31 by being inflated, and maintains the lid member 31 in the open posture. Further, the balloon 33 contracts the lid member 31 by contracting. That is, the balloon 33 opens and closes the lid member 31 by expanding or contracting.
  • the balloon 33 is formed of, for example, a rubber material having elasticity.
  • the balloon 33 may be formed using a predetermined metal, for example, aluminum or copper, except for a portion corresponding to a magnetic path connecting the power feeding coil 15 and the power receiving coil 21. Thereby, the leakage electromagnetic field can be reduced.
  • the supply / exhaust device 40 supplies / exhausts gas to / from the balloon 33 under the control of the power reception control unit 25. As shown in FIG. 1, the air supply / exhaust device 40 is connected to the balloon 33 via an air supply / exhaust pipe, and supplies / exhausts gas to / from the balloon 33 via the air supply / exhaust pipe.
  • the power receiving control unit 25 controls the power receiving device 20 to stop the charging circuit 23 during non-power feeding (for example, during normal operation of the vehicle M by the driver). Is done by. At this time, the power reception control unit 25 causes the gas supply / exhaust device 40 to exhaust the gas in the balloon 33 to the outside of the balloon 33. For this reason, each lid member 31 is closed as shown in FIG. 2A by the urging force of the spring 32 and covers the power receiving coil 21. In addition, in the power feeding device 10, control for stopping the power feeding circuit 13 is performed by the power feeding control unit 14 at the time of non-power feeding (that is, when the vehicle M to be fed is not parked at the parking / stopping position).
  • the installation position of the feeding coil 15 is grasped by the power receiving control unit 25.
  • ascertaining from the output of position sensors such as a sound wave sensor not shown, or an optical sensor, for example is mentioned.
  • the position of the vehicle M is grasped by the power supply control unit 14 from the output of a position sensor such as a sound wave sensor or an optical sensor (not shown).
  • a position sensor such as a sound wave sensor or an optical sensor (not shown).
  • the power supply circuit 13 of the power supply apparatus 10 is controlled by the power supply control unit 14 to start the power supply operation. Thereby, electric power is supplied from the power feeding coil 15 to the power receiving coil 21 installed in the vehicle M without contact.
  • the power receiving control unit 25 charges the battery 24 by controlling the charging circuit 23 while monitoring the charging state of the battery 24.
  • the power receiving control unit 25 When the power receiving control unit 25 detects that the battery 24 is fully charged, the power receiving control unit 25 performs control to stop the charging circuit 23 and also displays a display (not shown) or the like (for example, charging the battery 24 provided in the driver's seat). Status indicator) that the battery 24 is fully charged. With this notification, the driver can recognize that the battery 24 is fully charged.
  • the power supply control unit 14 of the power supply apparatus 10 determines whether or not the power supply is completed while the non-contact power supply is performed.
  • the determination as to whether or not the power supply has ended can be made based on, for example, whether or not the amount of power supplied to the vehicle M has suddenly decreased.
  • the power supply control unit 14 controls the power supply circuit 13 to continue the non-contact power supply.
  • the power supply control unit 14 controls the power supply circuit 13 to stop the power supply operation.
  • the power receiving control unit 25 causes the gas supplied into the balloon 33 to be exhausted to the air supply / exhaust device 40 to contract the balloon 33.
  • the lid member 31 is closed as shown in FIG. 2A, and the driver can drive the vehicle M and move from the place where the feeding coil 15 is installed.
  • the lid member 31 that can be opened and closed and covers the power receiving coil 21 in the closed state is provided. Moreover, the balloon 33 which opens and closes the cover member 31 by expanding or contracting is provided. According to the non-contact power feeding system 1 of this embodiment, the lid member 31 is opened and closed by the expansion or contraction of the balloon 33. For this reason, the lid member 31 can be closed to protect the power receiving coil 21 while the vehicle M is running, and the lid member 31 can be prevented from being obstructed by the lid member 31 by opening the lid member 31 during power feeding. . Therefore, according to the non-contact power feeding system 1 of the present embodiment, it is possible to prevent the power receiving coil 21 mounted on the vehicle M from being damaged and always perform appropriate power feeding.
  • the non-contact power feeding system 1 of the present embodiment includes a plurality of lid members 31. For this reason, compared with the case where one lid member 31 is opened and closed, the movable range of the lid member 31 in the height direction can be reduced. For this reason, even if it is a vehicle with small height from the bottom face of the vehicle M to the ground like a general passenger car, it becomes possible to apply the non-contact electric power feeding system 1 of this embodiment.
  • the non-contact power feeding system 1 of the present embodiment includes a spring 32 that biases the lid member 31 to the closed state. For this reason, it is possible to reliably close the lid member 31 when power is not supplied to the power receiving device 20.
  • the lid unit 30A includes a lid member 31 and a balloon 33A (bag body).
  • A shows a state in which the lid member 31 is closed
  • B shows a state in which the lid member 31 is open.
  • the non-contact power feeding system of this embodiment does not include the above-described spring 32, and a balloon 33A is provided for each lid member 31.
  • Each lid member 31 is bonded to each balloon 33A.
  • each lid member 31 is bonded to the balloon 33A, when the balloon 33A is deflated, the lid member 31 is as shown in FIG. 4A.
  • the lid member 31 is opened as shown in FIG. 4B. For this reason, the lid member 31 can be opened and closed without using the spring 32.
  • a balloon 33A is provided for each lid member 31.
  • the closing timing of each lid member 31 can also be shifted, for example, it is possible to set the lid member 31 to a size that overlaps when the lid member 31 is in the closed state.
  • the spring constants of the springs 32 connected to the lid members 31 may be different.
  • the closing timing of each lid member 31 can be shifted. For this reason, for example, it becomes possible to set the lid member 31 to a size that overlaps when the lid member 31 is in the closed state.
  • the shape of the lid member 31 may be a shape that completely surrounds the power receiving coil 21 and the power feeding coil 15 in the open state. At this time, the leakage electromagnetic field can be further reduced by making the lid member 31 made of metal as in the above embodiment. Further, a cloth-like shielding film that closes the gap between the lid members 31 in the open state may be installed. By forming the shielding film from aluminum or copper, it is possible to prevent the electromagnetic field from leaking from the gap between the lid members 31.
  • a balloon and an air supply / exhaust device may be further provided on the power supply coil 15 side.
  • a communication antenna may be installed in the balloon 33.
  • the balloon 33 and the power feeding coil 15 may be firmly fixed by the jamming transition phenomenon by supplying powder into the inflated balloon 33 and then sucking the gas in the balloon 33.
  • the present invention is not limited to this, and the moving body of the present invention may be an underwater moving body.
  • the present invention prevents damage to a power receiving coil mounted on a vehicle and always enables appropriate power feeding.

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Abstract

本発明は、接地面側に配置された給電コイル（１５）と、移動体に搭載されると共に前記給電コイル（１５）から非接触で電力が供給される受電コイル（２１）とを備え、前記移動体に開閉可能に設けられると共に閉状態にて前記受電コイルを覆う蓋部材（３１）と、膨張または収縮することによって前記蓋部材の開閉を行う袋体（３３、３３Ａ）とを備える非接触給電システム（１）を提供する。

Description

受電装置、非接触給電システム及び蓋ユニット
　本発明は、非接触給電システムに関する。
本願は、２０１３年５月１４日に、日本に出願された特願２０１３－１０２０６０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　近年、例えば特許文献１～４に示すような、給電側のコイル（給電コイル）から受電側のコイル（受電コイル）に対して非接触で電力を供給する非接触給電システムが用いられている。例えば、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＶ）等の車両に搭載されたバッテリに対しても、非接触給電システムを用いて給電することが提案されている。
日本国特開２０１０－８７３５３号公報 日本国特開２０１３－５９２３９号公報 日本国特開２０１２－１９６０１５号公報 日本国特開２０１３－２１８８６号公報
　しかしながら、車両の底部には、受電コイルがそのままあるいは樹脂でモールドされて設置されている。このため、車両の底部を擦ったり、異物（小石等）が当たったりすることによって、受電コイルが傷つき、給電を阻害する要因となる可能性がある。
　本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、車両に搭載される受電コイルの損傷を防止し、常に適切な給電を可能とすることを目的とする。
　本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
　本発明の第１の態様に係る受電装置は、移動体に搭載されると共に給電コイルから非接触で電力が供給される受電コイルと、前記移動体に開閉可能に設けられると共に閉状態にて前記受電コイルを覆う蓋部材と、膨張または収縮することによって前記蓋部材の開閉を行う袋体と、を備える。
　本発明の第２の態様は、上記第１の態様において、蓋部材を複数備える。
　本発明の第３の態様は、上記第２の態様において、前記蓋部材ごとに前記袋体が設けられている。
　本発明の第４の態様は、上記第１の態様において、前記蓋部材を上記閉状態に付勢する付勢手段を備える。
　本発明の第５の態様は、上記第２の態様において、前記蓋部材を前記閉状態に付勢する付勢手段が、複数の前記蓋部材のそれぞれに設けられている。
　本発明の第６の態様は、上記第３の態様において、前記蓋部材を前記閉状態に付勢する付勢手段が、複数の前記蓋部材のそれぞれに設けられている。
　本発明の第７の態様は、上記第１の態様において、前記蓋部材が前記袋体に接着されている。
　本発明の第８の態様は、上記第１の態様において、前記袋体は、伸縮性を有するゴム材料で形成されている。
　本発明の第９の態様は、上記第１の態様において、前記袋体は、前記給電コイルと前記受電コイルの間の磁路に対応する箇所を除いて所定の金属で形成されている。
　本発明の第１０の態様は、上記第１の態様において、前記蓋部材は、前記受電コイルよりも硬い金属により形成されている。
　本発明の第１１の態様は、上記第２の態様において、複数の前記蓋部材のそれぞれは、略二等辺三角形の形状である。
　本発明の第１２の態様は、上記第５の態様において、複数の前記蓋部材のそれぞれに設けられた付勢手段はバネであり、前記バネのそれぞれのバネ定数が異なる。
　本発明の第１３の態様に係る非接触給電システムは、接地面に配置された給電コイルと、移動体に搭載されると共に前記給電コイルから非接触で電力が供給される受電コイルと、前記移動体に開閉可能に設けられると共に閉状態にて前記受電コイルを覆う蓋部材と、膨張または収縮することによって前記蓋部材の開閉を行う袋体と、を備える。
　本発明の第１４の態様に係る蓋ユニットは、移動体に搭載されると共に給電コイルから非接触で電力が供給される受電コイル用の蓋ユニットであって、前記移動体に開閉可能に設けられると共に閉状態にて前記受電コイルを覆う蓋部材と、膨張または収縮することによって前記蓋部材の開閉を行う袋体と、を備える。
　本発明によれば、開閉可能とされると共に閉状態にて給電コイルを覆う蓋部材を備える。また、膨張または収縮することによって蓋部材の開閉を行う袋体を備えている。このような本発明によれば、袋体の膨張あるいは収縮により、蓋部材の開閉が行われる。このため、車両の走行中では蓋部材を閉じて受電コイルを保護することができ、給電中では蓋部材を開けて蓋部材が給電の邪魔となることを防止することができる。したがって、本発明によれば、車両に搭載される受電コイルの損傷を防止し、常に適切な給電を行うことが可能となる。
本発明の第１実施形態による非接触給電システムの要部構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による非接触給電システムが備える蓋ユニットを含む拡大模式図であり、蓋ユニットの蓋部材の閉状態を示す模式図である。 本発明の第１実施形態による非接触給電システムが備える蓋ユニットを含む拡大模式図であり、蓋ユニットの蓋部材の開状態を示す模式図である。 本発明の第１実施形態による非接触給電システムが備える蓋ユニットの蓋部材を下側から見た模式図である。 本発明の第２実施形態による非接触給電システムが備える蓋ユニットを含む拡大模式図であり、蓋ユニットの蓋部材の閉状態を示す模式図である。 本発明の第２実施形態による非接触給電システムが備える蓋ユニットを含む拡大模式図であり、蓋ユニットの蓋部材の開状態を示す模式図である。
　以下、図面を参照して、本発明に係る非接触給電システムの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
（第１実施形態）
　図１は、本発明の第１実施形態による非接触給電システム１の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、非接触給電システム１は、地面側に設置される給電装置１０と、車両Ｍ（移動体）側に搭載される受電装置２０とを備えており、給電装置１０から受電装置２０に対して非接触で給電を行う。
　給電装置１０は、電源１１、整流回路１２、給電回路１３、給電用制御部１４及び給電コイル１５を備えており、受電装置２０に対する非接触給電に適した電力を生成するとともに、受電装置２０に対する非接触給電を行う上で必要となる各種制御を行う。なお、本実施形態では、給電装置１０が地上に設置されているものとして説明するが、給電装置１０は、地下に設置されていても良く、車両Ｍの上方（例えば、天井）に設置されるものであっても良く、接地面に設置しているものとする。
　電源１１は、出力端が整流回路１２の入力端に接続されており、受電装置２０への給電に必要となる交流電力を整流回路１２に供給する。この電源１１は、例えば２００Ｖ又は４００Ｖ等の三相交流電力、或いは１００Ｖの単相交流電力を供給する系統電源である。
　整流回路１２は、入力端が電源１１に接続されるとともに出力端が給電回路１３に接続されており、電源１１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換し、変換した直流電力を給電回路１３に出力する。
　給電回路１３は、入力端が整流回路１２に接続されるとともに出力端が給電コイル１５の両端に接続されており、整流回路１２からの直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を給電コイル１５に出力する。具体的に、給電回路１３は、給電コイル１５とともに給電側共振回路を構成する共振用コンデンサを備えており、給電用制御部１４の制御の下で、整流回路１２からの直流電力を電源１１の交流電力よりも周波数が高い交流電力（高周波電力）に変換して給電コイル１５に出力する。給電用制御部１４は、給電回路１３を制御して受電装置２０に供給すべき電力を生成させる。この給電用制御部１４は、ＣＰＵ（中央処理装置）やメモリ等を備えており、予め用意された制御プログラムに基づいて上記の各種制御を行う。
　給電コイル１５は、予め規定されたコイル形状を有するソレノイド型コイルからなる。
　なお、給電コイル１５は、この給電コイル１５をモールドするプラスチック等の非磁性材料によって形成されるカバーと一体的に設けられていても良い。この給電コイル１５は、給電回路１３から供給される高周波電力に応じた磁界を発生することによって受電装置２０に対して非接触で給電を行う。
　車両Ｍは、運転者によって運転されて道路上を走行する自動車であり、例えば動力発生源として走行モータを備える電気自動車やハイブリッド自動車である。この車両Ｍは、図１に示す通り、受電装置２０を備えている。なお、図１では省略しているが、車両Ｍは、エンジン、上記走行モータ、操作ハンドル、及びブレーキ等の走行に必要な構成を備えている。
　受電装置２０は、受電コイル２１、受電回路２２、充電回路２３、バッテリ２４受電用制御部２５、及び蓋ユニット３０を備える。受電コイル２１は、上述した給電コイル１５とほぼ同じコイル形状を有するソレノイド型コイルからなる。なお、受電コイル２１は、この受電コイル２１をモールドするプラスチック等の非磁性材料によって形成されるカバーと一体的に設けられていても良い。このような受電コイル２１は、給電コイル１５と対向可能にコイル軸が上下方向（垂直方向）となる姿勢で車両Ｍの底部に設けられている。この受電コイル２１は、両端が受電回路２２の入力端に接続されており、給電コイル１５の磁界が作用すると起電力を発生し、発生した起電力を受電回路２２に出力する。
　受電回路２２は、入力端が、受電コイル２１の両端に接続されるとともに出力端が充電回路２３の入力端に接続され、受電コイル２１から供給された交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を充電回路２３に出力する。この受電回路２２は、受電コイル２１とともに受電側共振回路を構成する共振用コンデンサを備えている。なお、受電回路２２の共振用コンデンサの静電容量は、受電側共振回路の共振周波数が前述した給電側共振回路の共振周波数と同一周波数になる。
　充電回路２３は、入力端が受電回路２２の出力端に接続されるとともに出力端がバッテリ２４の入力端に接続されており、受電回路２２からの電力（直流電力）をバッテリ２４に充電する。バッテリ２４は、車両Ｍに搭載された再充電が可能な電池（例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池）であり、図示しない走行モータ等に電力を供給する。受電用制御部２５は、ＣＰＵやメモリ等を備えており、予め用意された受電用制御プログラムに基づいて充電回路２３を制御する。また、受電用制御部２５は、給排気装置４０を制御して蓋ユニット３０の後述するバルーン３３を膨張させあるいは収縮させる。
　図２Ａ、図２Ｂは、蓋ユニット３０を含む拡大模式図である。この図に示すように、蓋ユニット３０は、蓋部材３１、バネ３２（付勢手段）、及びバルーン３３（袋体）を備え、給電コイルから非接触で電力が供給される受電コイル用である。なお、図２Ａ、図２Ｂにおいて、図２Ａが蓋部材３１の閉状態の様子を示し、図２Ｂが蓋部材３１の開状態の様子を示している。
　蓋部材３１は、車両Ｍの底部に対してヒンジを介して開閉可能に取り付けられている。図３は、閉状態の蓋部材３１を地面側から見た正面図である。この図に示すように、蓋部材３１は、閉状態であるときに、受電コイル２１を覆うように車両Ｍに対して取り付けられている。本実施形態では、図３に示すように、蓋部材３１が４つ設けられており、各蓋部材３１は略二等辺三角形の形状とされている。これらの蓋部材３１が全て閉状態となったときに、蓋部材３１は全体として図３に示すように矩形状となり、受電コイル２１の全体を覆う。このような蓋部材３１は、受電コイル２１を保護し、例えば受電コイル２１よりも硬い金属によって形成される。
　バネ３２は、蓋部材３１ごとに設けられており、図２Ａ、図２Ｂに示すように、一端が蓋部材３１に固定され他端が車両Ｍの車体に固定された圧縮バネである。このバネ３２は、蓋部材３１を閉状態の姿勢（図２Ａに示す姿勢）に付勢している。
　バルーン３３は、受電コイル２１を覆うようにして車両Ｍの底面に対して固定されており、給排気装置４０から内部にガスが供給されることによって膨張し（膨らみ）、供給されたガスが同じく給排気装置４０に吸われることによって収縮する（萎む）。このバルーン３３は、図２Ａ、図２Ｂに示すように、受電コイル２１と蓋部材３１の間に収容されている。
　このようなバルーン３３は、図２Ｂに示すように、膨張することによって蓋部材３１を押しのけ、蓋部材３１を開姿勢に維持する。また、バルーン３３は、収縮することによって蓋部材３１を閉姿勢とする。つまり、バルーン３３は、膨張または収縮することによって、蓋部材３１の開閉を行う。また、バルーン３３は、例えば伸縮性を有するゴム材料等で形成されている。なお、バルーン３３は、給電コイル１５と受電コイル２１とを繋ぐ磁路に対応する箇所を除けば、所定の金属、例えばアルミニウムや銅を用いて形成しても良い。これによって、漏洩電磁界を低減することができる。
　給排気装置４０は、受電用制御部２５の制御の下で、バルーン３３に対するガスの給排気を行う。この給排気装置４０は、図１に示す通り、給排気管を介してバルーン３３と接続されており、給排気管を介してバルーン３３に対するガスの給排気を行う。
　このような本実施形態の非接触給電システム１では、非給電時（例えば、運転者による車両Ｍの通常運転時）に、受電装置２０では、充電回路２３を停止させる制御が受電用制御部２５によって行われる。このとき、受電用制御部２５は、給排気装置４０によってバルーン３３内のガスをバルーン３３の外部に排気させる。このため、各蓋部材３１は、バネ３２の付勢力によって図２Ａに示すように閉状態とされ、受電コイル２１を覆う。また、非給電時（つまり、給電対象である車両Ｍが駐停車位置に駐停車していない時）に、給電装置１０では、給電回路１３を停止させる制御が給電用制御部１４によって行われる。
　その後、運転者が車両Ｍを運転し、給電コイル１５が設置された場所まで車両Ｍを移動させて停車させると、給電コイル１５の設置位置が受電用制御部２５によって把握される。なお、給電コイル１５の設置位置を把握する方法としては、例えば不図示の音波センサ或いは光センサ等の位置センサの出力から把握する方法が挙げられる。把握した給電コイル１５の設置位置から、車両Ｍに設置される受電コイル２１が、給電コイル１５の上方に配置されたことを検知すると、受電用制御部２５によって、給排気装置４０からバルーン３３にガスを供給する制御が行われる。これによって、バルーン３３が膨張して蓋部材３１が開状態とされる。
　他方、給電装置１０の給電用制御部１４においても、車両Ｍと同じく不図示の音波センサ或いは光センサ等の位置センサの出力から車両Ｍの位置が給電用制御部１４によって把握される。
　以上の動作が終了すると、給電装置１０の給電回路１３が給電用制御部１４によって制御されて給電動作が開始される。これにより、給電コイル１５から車両Ｍに設置された受電コイル２１に対して非接触で電力が供給される。非接触での給電が行われると、受電装置２０では、受電用制御部２５が、バッテリ２４の充電状態を監視しながら充電回路２３を制御することによりバッテリ２４の充電を行う。
　受電用制御部２５は、バッテリ２４が満充電状態となったことを検知すると、充電回路２３を停止させる制御を行うとともに、図示しない表示器等（例えば、運転席に設けられたバッテリ２４の充電状態を示す表示器）に対して、バッテリ２４が満充電状態になった旨を通知する。かかる通知により、運転者は、バッテリ２４が満充電状態となったことを認識することができる。
　給電装置１０の給電用制御部１４は、非接触での給電が行われている間、給電が終了したか否かを判断する。ここで、給電が終了したか否かの判断は、例えば車両Ｍへの給電量が急激に低下したか否かに基づいて行うことが可能である。給電が終了していないと判断した場合には、給電用制御部１４は、給電回路１３を制御して非接触での給電を継続させる。これに対し、給電が終了したと判断した場合には、給電用制御部１４は、給電回路１３を制御して給電動作を停止させる。
　給電動作が停止すると、受電用制御部２５は、バルーン３３内に給気されたガスを給排気装置４０に排気させて、バルーン３３を収縮させる。これによって、図２Ａに示すように蓋部材３１が閉状態になり、運転者は車両Ｍを運転して、給電コイル１５の設置場所から移動することが可能になる。
　以上のような本実施形態の非接触給電システム１によれば、開閉可能とされると共に閉状態にて受電コイル２１を覆う蓋部材３１を備える。また、膨張または収縮することによって蓋部材３１の開閉を行うバルーン３３を備えている。このような本実施形態の非接触給電システム１によれば、バルーン３３の膨張あるいは収縮により、蓋部材３１の開閉が行われる。このため、車両Ｍの走行中では蓋部材３１を閉じて受電コイル２１を保護することができ、給電中では蓋部材３１を開けて蓋部材３１が給電の邪魔となることを防止することができる。したがって、本実施形態の非接触給電システム１によれば、車両Ｍに搭載される受電コイル２１の損傷を防止し、常に適切な給電を行うことが可能となる。
　また、本実施形態の非接触給電システム１においては、蓋部材３１を複数備えている。このため、１つの蓋部材３１が開閉される場合と比較して、高さ方向における蓋部材３１の可動範囲を小さくすることができる。このため、一般乗用車のように車両Ｍの底面から地面までの高さが小さい車両であっても、本実施形態の非接触給電システム１を適用することが可能となる。
　また、本実施形態の非接触給電システム１においては、蓋部材３１を閉状態に付勢するバネ３２を備えている。このため、受電装置２０への給電が行われていないときに、確実に蓋部材３１を閉じておくことが可能となる。
（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
　図４Ａ、図４Ｂは、本実施形態の非接触給電システムの蓋ユニット３０Ａを含む拡大模式図である。この図に示すように、蓋ユニット３０Ａは、蓋部材３１及びバルーン３３Ａ（袋体）を備える。なお、図４Ａ、図４Ｂにおいて、Ａが蓋部材３１の閉状態の様子を示し、Ｂが蓋部材３１の開状態の様子を示している。
　この図に示すように、本実施形態の非接触給電システムは、上述したバネ３２を備えておらず、バルーン３３Ａが蓋部材３１ごとに設けられている。また、各蓋部材３１は、各バルーン３３Ａに対して接着されている。
　このような構成を有する本実施形態の非接触給電システムによれば、各蓋部材３１がバルーン３３Ａに対して接着されているため、バルーン３３Ａが収縮したときには蓋部材３１が図４Ａに示すように閉状態とされ、バルーン３３Ａが膨張したときには蓋部材３１が図４Ｂに示すように開状態とされる。このため、バネ３２を用いなくても蓋部材３１の開閉を行うことができる。
　また、本実施形態の非接触給電システムによれば、各蓋部材３１に対してバルーン３３Ａが設けられている。このため、バルーン３３Ａの膨張及び収縮をバルーン３３Ａごとに個別に行うことで各蓋部材３１を個別に開閉することが可能となる。したがって、例えば、バルーン３３Ａを収縮するときに蓋部材３１同士の間にバルーン３３Ａが挟まる可能性がある場合であっても、各蓋部材３１を個別に開閉することによって、この可能性を回避することが可能となる。また、各蓋部材３１の閉じるタイミングをずらすこともできるため、例えば、蓋部材３１を閉鎖状態のときに重なる大きさに設定することが可能となる。
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
　例えば、上記第１実施形態において、各蓋部材３１に接続されるバネ３２のバネ定数に違いを持たせても良い。このような場合には、バルーン３３が収縮するときに、各蓋部材３１の閉じるタイミングをずらすことができる。このため、例えば、蓋部材３１を閉鎖状態のときに重なる大きさに設定することも可能となる。
　また、上記実施形態において、蓋部材３１の形状を、開状態のときに受電コイル２１及び給電コイル１５の周囲を完全に囲うような形状としても良い。このときに、上記実施形態のように蓋部材３１を金属製とすることによって、漏洩電磁界をより低減させることが可能となる。また、開状態の蓋部材３１同士の隙間を塞ぐ布状の遮蔽膜を設置しても良い。遮蔽膜をアルミニウムや銅から形成することによって、蓋部材３１同士の隙間から電磁界が漏洩することを防止することができる。
　また、上記実施形態において、さらに給電コイル１５側にもバルーン及び給排気装置を設けても良い。また、バルーン３３内に通信用のアンテナを設置しても良い。また、膨張したバルーン３３内に粉末を供給し、その後バルーン３３内のガスを吸引することで、ジャミング転移現象によってバルーン３３と給電コイル１５とを強固に固定するようにしても良い。
　また、上記実施形態においては、本発明の移動体が車両である構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の移動体が水中移動体であっても良い。
本発明は、車両に搭載される受電コイルの損傷を防止し、常に適切な給電を可能とする。
　１　非接触給電システム
１０　給電装置
１１　電源
１２　整流回路
１３　給電回路
１４　給電用制御部
１５　給電コイル
２０　受電装置
２１　受電コイル
２２　受電回路
２３　充電回路
２４　バッテリ
２５　受電用制御部
３０　蓋ユニット
３０Ａ　蓋ユニット
３１　蓋部材
３２　バネ（付勢手段）
３３　バルーン（袋体）
３３Ａ　バルーン（袋体）
４０　給排気装置
Ｍ　車両（移動体）
 
 
 
 
 
 
 
 

Claims (14)

  1. 　移動体に搭載されると共に給電コイルから非接触で電力が供給される受電コイルと、
    　前記移動体に開閉可能に設けられると共に閉状態にて前記受電コイルを覆う蓋部材と、
    　膨張または収縮することによって前記蓋部材の開閉を行う袋体と、
    　を備える受電装置。
  2. 　前記蓋部材を複数備える請求項１に記載の受電装置。
  3. 　前記蓋部材ごとに前記袋体が設けられている請求項２に記載の受電装置。
  4. 　前記蓋部材を前記閉状態に付勢する付勢手段を備える請求項１に記載の受電装置。
  5. 前記蓋部材を前記閉状態に付勢する付勢手段が、複数の前記蓋部材のそれぞれに設けられている請求項２に記載の受電装置。
  6. 前記蓋部材を前記閉状態に付勢する付勢手段が、複数の前記蓋部材のそれぞれに設けられている請求項３に記載の受電装置。
  7. 　前記蓋部材が前記袋体に接着されている請求項１に記載の受電装置。
  8. 前記袋体が、伸縮性を有するゴム材料で形成されている請求項１に記載の受電装置。
  9. 前記袋体は、前記給電コイルと前記受電コイルの間の磁路に対応する箇所を除いて所定の金属で形成されている、請求項１に記載の受電装置。
  10. 前記蓋部材は、前記受電コイルよりも硬い金属により形成されている、請求項１に記載の受電装置。
  11. 複数の前記蓋部材のそれぞれは、略二等辺三角形の形状である、請求項２に記載の受電装置。
  12. 複数の前記蓋部材のそれぞれに設けられた付勢手段はバネであり、前記バネのそれぞれのバネ定数が異なる、請求項５に記載の受電装置。
  13. 　接地面に配置された給電コイルと、
    移動体に搭載されると共に前記給電コイルから非接触で電力が供給される受電コイルと、
    　前記移動体に開閉可能に設けられると共に閉状態にて前記受電コイルを覆う蓋部材と、
    　膨張または収縮することによって前記蓋部材の開閉を行う袋体と、
    　を備える非接触給電システム。
  14. 　移動体に搭載されると共に給電コイルから非接触で電力が供給される受電コイル用の蓋ユニットであって、
    　前記移動体に開閉可能に設けられると共に閉状態にて前記受電コイルを覆う蓋部材と、
    　膨張または収縮することによって前記蓋部材の開閉を行う袋体と、
    　を備える蓋ユニット。
     
     
     
     
     
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