WO2019229787A1

WO2019229787A1 - 非接触電力伝送装置

Info

Publication number: WO2019229787A1
Application number: PCT/JP2018/020278
Authority: WO
Inventors: 浅井　明寛
Original assignee: 日産自動車株式会社
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2018-05-28
Publication date: 2019-12-05

Abstract

車両（１０）に搭載され、上側の面が地上に水平となるよう設置される地上側コイル（１２）との間で非接触により電力を伝送する車両側コイル（２２）と、車両側コイル（２２）を車両（１０）に対して揺動自在に支持する揺動支持具（３１）と、を有する。揺動支持具（３１）は、車両側コイル（２２）を車両（１０）に対して揺動自在に支持した状態で、車両側コイル（２２）の地上側コイル（１２）に対向する面が水平になるように、車両（１０）に取り付けられている。

Description

非接触電力伝送装置

　本発明は、非接触電力伝送装置に関する。

　地上側の一次巻線構造から車両側の二次巻線構造へ、誘導電力伝達によって電気エネルギを伝達する電力伝達パッドが知られている（特許文献１参照）。特許文献１は、電力伝達パッドの一次巻線構造を備える可動部が、回転または傾斜可能であり、これにより一次及び二次巻線構造の間の相対的な向きを変えることができる。

特開２０１７－５１２４５３号公報

　ところで、非接触電力伝送装置は、地上側の送電コイルと車両側の受電コイルとの互いの対向面をより平行に近い状態とすることで、送電コイルから受電コイルへの給電効率がより高まる。しかし、特許文献１では、可動部の一次巻線構造を二次巻線構造に対して平行な状態とするには、可動部をアクチュエータ等の駆動機構によって回転または傾斜させる必要があり、さらに平行であることを検知するセンサ機構も必要であり、構造の複雑化を招く。

　そこで、本発明は、より簡素な構造によって、地上側コイルと車両側コイルとをより平行に近い状態とすることを目的としている。

　本発明の一態様に係わる非接触電力伝送装置は、揺動支持具が、車両側コイルを車両に対して揺動自在に支持した状態で、車両側コイルの地上側コイルに対向する面が水平になるように、車両に取り付けられている。

　本発明によれば、より簡素な構造によって、車両側コイルを地上側コイルに対してより平行に近い状態とすることができる。

図１は、非接触電力伝送装置の全体構成を示すブロック図である。図２は、図１の非接触電力伝送装置の送電コイルを制御する制御部を含む電気回路図である。図３は、図１の非接触電力伝送装置の受電コイルが取り付けられるサスペンションメンバの一部を示す斜視図である。図４は、図３の受電コイルの引張コイルばねが取り付けられる位置を示す平面図である。図５は、図３のＡ矢視方向から見た断面図である。図６は、図５に対し受電コイルを固定具によってサスペンションメンバに固定した状態を示す動作説明図である。図７は、図５に対し車両が傾いた状態を示す動作説明図である。図８は、送電コイルを昇降させる昇降機構の側面図である。図９Ａは、図１の非接触電力伝送装置の一動作例を示すフローチャートである。図９Ｂは、図９Ａに続くフローチャートである。図１０は、図１の非接触電力伝送装置の他の動作例を示すフローチャートである。図１１Ａは、図５の引張コイルばねに代えてダンパを用いた場合の断面図である。図１１Ｂは、図１１Ａに対し車両が傾いた状態を示す動作説明図である。図１２Ａは、図５の引張コイルばねに代えてワイヤを用いた場合の断面図である。図１２Ｂは、図１２Ａに対し車両が傾いた状態を示す動作説明図である。図１３Ａは、受電コイルが電磁石によってサスペンションメンバに固定された状態を示す断面図である。図１３Ｂは、図１３Ａに対し電磁石による固定を解除した状態を示す断面図である。図１４Ａは、受電コイルがワイヤによって引き上げられてサスペンションメンバに固定された状態を示す断面図である。図１４Ｂは、図１４Ａに対しワイヤによる固定を解除した状態を示す断面図である。図１５Ａは、受電コイルが静電チャックによってサスペンションメンバに固定された状態を示す断面図である。図１５Ｂは、図１５Ａに対し静電チャックによる固定を解除した状態を示す断面図である。図１６Ａは、受電コイルが吸着カップによってサスペンションメンバに固定された状態を示す断面図である。図１６Ｂは、図１６Ａに対し吸着カップによる固定を解除した状態を示す断面図である。

　以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

　［第１の実施形態］
　図１及び図２を参照して、非接触電力伝送装置の構成を説明する。図１に示すように、非接触電力伝送装置は、地上側ユニットである給電装置１００と、車両側ユニットである受電装置２００を備えている。非接触電力伝送装置は、給電スタンド等に配置された給電装置１００から電気自動車やハイブリッド車等の車両１０に搭載された受電装置２００に非接触で電力を供給し、車両１０に搭載されたバッテリ２７を充電する。

　給電装置１００は、給電スタンド近傍の駐車スペースに配置された地上側コイルとしての送電コイル１２を備えている。一方、受電装置２００は、車両１０の底面に設置された車両側コイルとしての受電コイル２２を備えている。受電コイル２２は、車両１０が駐車スペースの所定位置（給電可能位置）に停車したときに送電コイル１２に対向するように配置されている。

　送電コイル１２は、導電線からなる一次コイルによって構成され、受電コイル２２に電力を送電する。また、受電コイル２２は、同じく導電線からなる二次コイルによって構成され、送電コイル１２からの電力を受電する。両コイル間における電磁誘導作用により、送電コイル１２から受電コイル２２へ非接触で電力を供給することが可能となる。

　図１は、受電コイル２２が、送電コイル１２に対して受電位置にあり、車両１０の下面に対し、揺動支持具としての複数の引張コイルばね３１によって揺動自在に支持されている。受電コイル２２が送電コイル１２から受電していない状態、例えば車両１０が、駐車スペースに単に駐車している場合や、走行している状態では、受電コイル２２は複数のクランプアーム３２を備える固定具としてのクランプ機構３４によって車両１０に固定され、引張コイルばね３１は圧縮された状態となる。

　給電装置１００は、電力制御部１１と、送電コイル１２と、無線通信部１３と、制御部１４と、昇降機構１５と、距離センサ２０と、を備えている。電力制御部１１は、交流電源１１０から送電される交流電力を高周波の交流電力に変換して送電コイル１２に送電するための回路である。電力制御部１１は、整流部１１１と、ＰＦＣ回路１１２と、ＤＣ電源１１４と、インバータ１１３とを備えている。

　整流部１１１は、交流電源１１０に電気的に接続され、交流電源１１０から出力される交流電力を整流する回路である。ＰＦＣ回路１１２は、整流部１１１から出力される波形を整形することで力率を改善するための回路（Ｐｏｗｅｒ　Ｆａｃｔｏｒ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）であり、整流部１１１とインバータ１１３との間に接続されている。

　インバータ１１３は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子で構成されたＰＷＭ制御回路を備え、スイッチング制御信号に基づいて直流電力を交流電力に変換して送電コイル１２に電力を供給する。ＤＣ電源１１４は、送電コイル１２を微弱励磁とする際の直流電圧を出力する。

　無線通信部１３は、車両１０に設けられた無線通信部２３と双方向の通信を行う。制御部１４は、給電装置１００全体を制御するものであり、インバータ制御部１４１と、ＰＦＣ制御部１４２と、シーケンス制御部１４３とを備えている。制御部１４は、車両１０が駐車スペースに駐車するときに、駐車位置の判定処理を実行する。この際、ＰＦＣ制御部１４２は励磁電力指令を生成し、インバータ制御部１４１は励磁電力の周波数指令やデューティーを生成してインバータ１１３を制御する。

　これにより、制御部１４は、駐車位置を判定するための電力を送電コイル１２から受電コイル２２へ送電する。制御部１４は、駐車位置の判定処理を実施する際、送電コイル１２を微弱励磁、または弱励磁（いずれも、通常の充電時よりも弱い励磁）とすることにより駐車位置判定用の電力を送電する。また、シーケンス制御部１４３は、無線通信部１３を介して受電装置２００とシーケンス情報をやり取りする。

　一方、受電装置２００は、受電コイル２２と、クランプ機構３４と、無線通信部２３と、充電制御部２４と、整流部２５と、リレースイッチ２６（リレー回路）と、バッテリ２７と、インバータ２８と、モータ２９と、通知部３０とを備えている。

　無線通信部２３は、給電装置１００に設けられた無線通信部１３と双方向の通信を行う。充電制御部２４は、バッテリ２７の充電を制御するためのコントローラである。充電制御部２４は、車両１０が駐車スペースに駐車するときに、駐車位置の判定処理を実行する。この際、充電制御部２４は、受電コイル２２で受電される電力を監視する。

　そして、充電制御部２４は、送電コイル１２が励磁されたときに受電コイル２２が受電した電圧に基づいて受電コイル２２の位置を検出する。また、充電制御部２４は、無線通信部２３、通知部３０、リレースイッチ２６等を制御しており、充電を開始する旨の信号を、無線通信部２３を介して給電装置１００の制御部１４に送信する。

　整流部２５は、受電コイル２２に接続され、受電コイル２２が受電した交流電力を直流に整流して、バッテリ２７、またはインバータ２８に電力を出力する（図２を参照）。

　リレースイッチ２６は、充電制御部２４の制御によってオンオフが切り換えられる。また、リレースイッチ２６がオフの場合、バッテリ２７と整流部２５とが電気的に切り離される（図２を参照）。バッテリ２７は、複数の二次電池を接続して構成され、車両１０の電力源となる。

　インバータ２８は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子で構成されたＰＷＭ制御回路を備え、スイッチング制御信号に基づいてバッテリ２７から出力される直流電力を交流電力に変換してモータ２９に供給する。

　モータ２９は、例えば三相の交流電動機によって構成され、車両１０を駆動するための駆動源となる。

　通知部３０は、警告ランプ、ナビゲーション装置のディスプレイまたはスピーカ等によって構成され、充電制御部２４の制御に基づいて、ユーザに対して光、画像または音声等を出力する。

　図３は、車両１０のフロア下に設けられるサスペンションメンバ３３の一部を示す斜視図である。なお、図３において、矢印ＦＲで示す方向が車両前方、矢印ＬＨで示す方向が車両左方、矢印ＵＰで示す方向が車両上方ある。

　サスペンションメンバ３３は、車幅（左右）方向にそれぞれ延在する第１クロス部３３ａ、第２クロス３３ｂ、第３クロス部３３ｃと、左右両側部にて車両前後方向に延在するサイド部３３ｄと、を備えている。図３では、左右一対のサイド部３３ｄのうち左側を省略している。第１クロス部３３ａは車両前部に位置し、第３クロス部３３ｃは車両後部に位置し、第２クロス部３３ｂは、第１クロス部３３ａと第３クロス部３３ｃとの間に位置している。左右一対のサイド部３３ｄは、第１、第２、第３クロス部３３ａ，３３ｂ，３３ｃの左側端部及び右側端部をそれぞれつないでいる。

　第２、第３クロス部３３ｂ，３３ｃの下面に取り付けた取付板３６に、受電コイル２２を前述した複数（ここでは六つ）の引張コイルばね３１によって支持させている。引張コイルばね３１は、第２クロス部３３ｂに左右方向に間隔を開けて三つ取り付け、第３クロス部３３ｃに左右方向に間隔を開けて三つ取り付けている。複数の引張コイルばね３１のばね定数は同等とする。なお、引張コイルばね３１は、六つに限らず、例えば矩形の受電コイル２２の四隅に四つ（図４中で上部の二つ及び下部の二つに相当）設けてもよい。

　図４は、平面視で矩形とした受電コイル２２に対し、六つの引張コイルばね３１の取付け位置を示している。六つの引張コイルばね３１によって、揺動自在に車両１０に支持された受電コイル２２は、図１に示す駐車スペースの水平な地上の地面３５に対し平行な状態が確保されている。六つの引張コイルばね３１が、受電コイル２２を車両１０に対し揺動自在に支持した状態は、受電コイル２２の重心Ｇを支持した状態に相当する。

　なお、ここでの受電コイル２２は、コイル線及び磁性体コアを備えるコイル本体と、コイル本体を覆うカバーとを含む受電コイルユニットとして構成されるものとする。この場合、受電コイル２２が図１に示す水平な地面３５に対して平行な状態とは、特に受電コイル２２の偏平な平板形状のコイル本体が地面３５に対して平行な状態を意味する。送電コイル１２も、コイル線及び磁性体コアからなるコイル本体と、コイル本体を覆うカバーとを含む送電コイルユニットとして構成されるものとする。

　クランプ機構３４は、車両１０側のクランプアーム３２と、クランプアーム３２を駆動するアクチュエータ３９と、受電コイル２２側の被係合部４１と、を備える。被係合部４１は図１では省略している。クランプアーム３２は、受電コイル２２の周囲四か所の角部周辺の第２、第３クロス部３３ｂ，３３ｃにそれぞれ取り付けてある。

　図５に示すように、アクチュエータ３９は、中空の第２、第３クロス部３３ｂ，３３ｃの内部に配置してあり、充電制御部２４から駆動信号が送られる。アクチュエータ３９は、例えば電動シリンダで構成してあり、ピストンロッド３９ａをクランプアーム３２の一端に回転自在に連結する。クランプアーム３２は、屈曲部３２ａで屈曲形成され、屈曲部３２ａよりもピストンロッド３９ａ側の回転支持ピン３２ｂを中心として第２、第３クロス部３３ｂ，３３ｃに対して回転する。被係合部４１は、受電コイル２２の車幅方向両側部にて上方に向けて突出している。なお、アクチュエータ３９は、電動シリンダに限らず、電動油圧シリンダや電動モータであってもよい。

　アクチュエータ３９を駆動してピストンロッド３９ａを図５の状態から後退移動させることで、クランプアーム３２は、回転支持ピン３２ｂを中心として図５中で左回り方向に回転し、図６に示すように、被係合部４１に係合する。このとき、受電コイル２２は、引張コイルばね３１を圧縮させながらクランプアーム３２によって上方に引き上げられ、車両１０に固定された状態となる。受電コイル２２が車両１０に固定された状態は、サスペンションメンバ３３に設けたセンサ４３によって検知する。センサ４３は、近接スイッチやリミットスイッチで構成し、受電コイル２２が車両１０に固定された状態を検知したときに、検知信号が充電制御部２４に取り込まれ、車両１０は走行可能となる。

　図１、図５に示す状態では、送電コイル１２の特に平板形状のコイル本体は、受電コイル２２に対向する上側の面が地面３５と平行な水平であるとする。車両１０は水平な地面３５に位置し、第２、第３クロス部３３ｂ，３３ｃの下面を含む車両１０の下面１０ａも水平であるとする。したがって、図１、図５の状態では、送電コイル１２と受電コイル２２との互いの対向面が平行な状態であり、送電コイル１２から受電コイル２２への給電効率がより高いものとなる。

　これに対し、図７は車両１０の図中で左側の前部が右側の後部よりも高い位置となるよう前後方向に傾いた状態を示している。このような現象は、例えば車両後部の荷室に多くの荷物を積載した場合に発生する。車両１０が傾くと、第２、第３クロス部３３ｂ，３３ｃの下面を含む車両１０の下面１０ａも当然傾く。

　しかし、受電コイル２２は、複数の引張コイルばね３１によって、車両１０に対し重心Ｇが支持された状態と等価となっている。このため、受電コイル２２は、水平状態を維持しようとして、前方側の三つの引張コイルばね３１を伸長させる一方、後方側の三つの引張コイルばね３１を短縮させるようにして、車両１０の下面１０ａに対し前部が離れ後部が近付くように相対的に揺動変位する。

　なお、図７では、車両１０の前部が後部よりも高い位置となるよう前後方向に傾いた状態を示している。しかし、図７に対し車両１０の前後が逆に傾いた状態や、車両１０が、左右方向に傾いた状態でも、同様にして受電コイル２２を水平に維持できる。さらに、車両１０の右前部が左後部よりも上方となるような、前後方向に対して斜め方向の傾きでも、同様にして受電コイル２２を水平に維持できる。

　昇降機構１５は、図１に示すように、地面３５に堀下げられた収容凹部３５ａに収容配置してある。昇降機構１５は、図８に示すように、収容凹部３５ａの底部に固定してある固定板４５と、固定板４５の上方に位置する可動板４７と、固定板４５と可動板４７とを連結するＸアーム４９と、可動板４７を昇降移動させる電動アクチュエータ５０とを備えている。固定板４５及び可動板４７の外周縁には、ベローズ５２を取り付けて内部のＸアーム４９や電動アクチュエータ５０を覆っている。ベローズ５２は、ゴムや樹脂あるいは金属からなり、水や異物の内部への侵入を防ぐ。

　Ｘアーム４９は、２本のアーム５１，５３の各中心部を中心ピン５５によって回動自在に連結している。アーム５１，５３の各下端は固定板４５に下部ピン５７，５９を介して回動自在に連結し、アーム５１，５３の各上端は可動板４７に上部ピン６１，６３を介して回動自在に連結する。なお、下部ピン５９及び上部ピン６３は、可動板４７の昇降時に、固定板４５及び可動板４７に形成してある長孔４５ａ，４７ａに対し左右方向に移動する。

　電動アクチュエータ５０は、固定部５０ａと、固定部５０ａに対して矢印Ｂで示す軸方向（長手方向）に移動する可動部５０ｂとを備える。固定部５０ａは、基端部をアーム５３の下部ピン５７近傍に固定部支持ピン６５を介して回動自在に連結する。可動部５０ｂは、先端部を可動板４７に可動部支持ピン６７を介して回動自在に連結する。可動部支持ピン６７は、上部ピン６３を間にして上部ピン６１と反対側に位置している。

　電動アクチュエータ５０は、固定板４５に設けてある昇降制御部６９によって駆動する。昇降制御部６９には、制御部１４から制御信号が入力される。昇降制御部６９が電動アクチュエータ５０を制御することで、可動部５０ｂが前進後退移動し、これに伴いＸアーム４９が伸縮して可動板４７が昇降する。

　可動板４７上には、送電コイル１２を取り付けてある。送電コイル１２は、コイル線７１、磁性体コア７３及び異物検知コイル７５を、下部が開放したカバー７７により覆って送電コイルユニットを構成している。異物検知コイル７５は、送電コイルユニットの表面のインダクタンスの変化を検知することで、送電コイルユニット上の金属異物を検知する。カバー７７には、図１に示した距離センサ２０を設けている。距離センサ２０は、車両１０側の受電コイルユニット（受電コイル２２）との間の距離を測定する。

　次に、図９Ａ、図９Ｂのフローチャートを参照して、非接触電力伝送装置の一動作例を説明する。

　ステップＳ１０１において、充電制御部２４は、ユーザが充電開始操作を行ったか否かを判断する。充電開始操作とは、例えば、車両１０の車室内に設置された充電開始スイッチをユーザが操作することである。ユーザが充電開始操作を行った場合（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、処理はステップＳ１０３に進み、ユーザは、駐車を開始する。このとき、受電コイル２２は、図６に示すように、複数のクランプアーム３２によって車両１０に固定された状態である。一方、ユーザが充電開始操作を行っていない場合（ステップＳ１０１でＮＯ）、処理は待機する。

　処理はステップＳ１０５に進み、充電制御部２４は、無線通信部２３を介して制御部１４とｗｉｆｉ通信を開始する。充電制御部２４は、車両１０が駐車スペースに接近した際に、弱励磁要求信号を制御部１４に送信する。なお、通信方式は、ｗｉｆｉに限定されず、他の方式でもよい。

　処理はステップＳ１０７に進み、制御部１４は、受電コイル２２の位置を検知する。制御部１４は、ステップＳ１０５で受信した弱励磁要求信号に基づいて、送電コイル１２に弱励磁の電力を供給して、送電コイル１２を弱励磁とする。充電制御部２４は、受電コイル２２が受電した電力を検出し、受電電力が所定値以上の場合に、受電コイル２２は充電可能範囲内に存在すると判断する。

　受電コイル２２が充電可能範囲内に存在する場合（ステップＳ１０９でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ１１１に進み、制御部１４は、送電コイル１２と、受電コイル２２とのペアリングを行う。ペアリングとは、受電コイル２２と、受電コイル２２に対して非接触で電力を供給する送電コイル１２との組み合わせを認証することである。制御部１４が、送電コイル１２と、受電コイル２２とのペアリングを行うことができた場合（ステップＳ１１１でＹＥＳ）、処理はステップＳ１１５に進み、制御部１４は、異物検知コイル７５を用いて、送電コイル１２の上に異物があるか否かを検出する。

　送電コイル１２の上に異物がある場合（ステップＳ１１５でＹＥＳ）、処理はステップＳ１１７に進み、通知部３０は、送電コイル１２の上に異物があることをユーザに通知し、一連の処理が終了する。なお、ステップＳ１１７において、通知部３０は、ユーザに異物を取り除くよう指示してもよい。ユーザが異物を取り除いた場合、処理はステップＳ１１９に進んでもよい。送電コイル１２の上に異物がない場合（ステップＳ１１５でＮＯ）、処理はステップＳ１１９に進み、通知部３０は、充電が可能であることをユーザに通知する。

　ユーザが、イグニッションをオフした場合（ステップＳ１２１でＹＥＳ）、処理は図９ＢのステップＳ１２５に進み、充電制御部２４は、図６に示すアクチュエータ３９をピストンロッド３９ａが前進するように駆動する。これにより、図５に示すようにクランプアーム３２が回転して車両１０に対する受電コイル２２の固定を解除する。このとき、受電コイル２２は、車両１０に対し引張コイルばね３１によって揺動支持されて水平状態となり、水平な送電コイル１２（地面３５）に対して平行となる。

　ユーザが、イグニッションをオフしていない場合（ステップＳ１２１でＮＯ）、処理は待機する。なお、本実施形態におけるイグニッションのオフとは、車両１０の停止や、車両１０の電源システムの停止を含む。イグニッションのオフは、車両１０の車室内に設けられたイグニッションスイッチをオフすることによって実現されてもよく、車両１０の車室内に設けられた充電開始用のスイッチをオフすることによって実現されてもよい。

　処理はステップＳ１２７に進み、制御部１４は、図８に示す電動アクチュエータ５０を駆動して送電コイル１２を上昇させる。このとき、距離センサ２０によって受電コイル２２との距離を測定しながら、予め決められた距離となった時点で電動アクチュエータ５０の駆動を停止し、処理はステップＳ１２９に進み、制御部１４は充電を開始する。充電が終了した場合（ステップＳ１３１でＹＥＳ）、処理はステップＳ１３３に進み、電動アクチュエータ５０を駆動して送電コイル１２を下降させる。

　ユーザが、イグニッションをオンした場合（ステップＳ１３５でＹＥＳ）、処理はステップＳ１３７に進み、制御部１４はアクチュエータ３９を駆動してクランプアーム３２により受電コイル２２を車両１０に固定する。その後、受電コイル２２が車両１０に固定された状態を図６に示すセンサ４３が検知し、センサ４３の検知信号が充電制御部２４に入力された時点で、車両１０は走行可能となる。

　次に、図１０のフローチャートを参照して、非接触電力伝送装置の他の動作例を説明する。なお、図１０では、図９Ａ、図９Ｂと同様の処理には同一のステップ番号を付与して詳細な説明を省略する。

　前述した図９Ａ、図９Ｂの動作例は、充電開始時に、ユーザが車両１０の車室内に設置した充電開始スイッチを操作している。これに対し、図１０の動作例は、ユーザが車両１０を駐車スペースに駐車した後に、車外で給電装置１００側に設けてある充電開始スイッチを操作している。

　ユーザが駐車を開始するステップＳ１０３から、ユーザがイグニッションをオフしたか否かを充電制御部２４が判断するステップＳ１２１までの処理は、図９Ａ、図９Ｂの動作例と同様である。処理はステップＳ１２２に進み、制御部１４は、ユーザが充電開始操作を行ったか否かを判断する。充電開始操作とは、例えば、給電装置１００に設置された充電開始スイッチをユーザが操作することである。ユーザが充電開始操作を行った場合（ステップＳ１２２でＹＥＳ）、処理は図９ＢのステップＳ１２５に進む。ステップＳ１２５から後の処理は、図９Ｂと同様である。

　次に、本実施形態の作用効果を説明する。

　本実施形態は、車両１０に搭載され、上側の面が地上に水平となるよう設置される送電コイル１２との間で非接触により電力を伝送する受電コイル２２と、受電コイル２２を車両１０に対して揺動自在に支持する引張コイルばね３１と、を有する。引張コイルばね３１は、受電コイル２２を車両１０に対して揺動自在に支持した状態で、受電コイル２２の送電コイル１２に対向する面が水平になるように、車両１０に取り付けられている。

　このため、受電コイル２２を備える車両１０が、送電コイル１２を設置してある水平な地面３５に対して傾いた状態であっても、引張コイルばね３１によって、受電コイル２２を水平な地面３５（送電コイル１２）に対して平行な状態に維持できる。受電コイル２２を水平な地面３５（送電コイル１２）に対して平行な状態を維持するためには、引張コイルばね３１を設けるという、簡素な構造によって達成できる。

　本実施形態は、受電コイル２２を車両１０に対して揺動不能な状態に固定するクランプ機構３４が設けられている。このため、充電時以外の例えば駐車スペースに車両１０を駐車しただけの場合や、車両１０が走行しているときには、クランプ機構３４によって受電コイル２２の揺動を抑えることができる。これにより、受電コイル２２及び車両１０は、これら相互が干渉することによる損傷、走行時の干渉による異音や振動を抑制することができる。

　本実施形態は、受電コイル２２が、揺動自在な状態と揺動不能な状態とのいずれかの状態となるように、クランプ機構３４を制御する第１の制御部としての充電制御部２４と、送電コイル１２に対し受電コイル２２への給電開始信号を出力する第２の制御部としての制御部１４と、を有する。充電制御部２４は、制御部１４が送電コイル１２に給電開始信号を出力した時点で、受電コイル２２が揺動不能な状態から揺動自在な状態となるようにクランプ機構３４を制御する。

　これにより、例えば車両１０を単に駐車スペースに駐車するだけで、駐車後すぐに充電せずに車両１０から離れるような場合で、受電コイル２２が揺動不要な場合に、受電コイル２２が揺動状態に移行することを抑制できる。

　本実施形態は、受電コイル２２が、揺動自在な状態と揺動不能な状態とのいずれかの状態となるように、クランプ機構３４を制御する第１の制御部としての充電制御部２４を有する。充電制御部２４は、車両１０のイグニッションスイッチがオンとされる時点で、受電コイル２２が揺動自在な状態から揺動不能な状態となるようクランプ機構３４を制御する。

　この場合、イグニッションスイッチをオンとして車両１０が走行可能な状態で、受電コイル２２をクランプ機構３４によって車両１０に固定できる。このため、受電コイル２２及び車両１０は、これら相互が干渉することによる損傷、走行時の干渉による異音や振動をより確実に抑制することができる。

　本実施形態は、クランプ機構３４が、車両１０に設けられ、アクチュエータ３９によって受電コイル２２に対して前進移動及び後退移動するクランプアーム３２を備え、受電コイル２２には、クランプアーム３２が前進移動したときに係合する被係合部４１が設けられている。この場合、クランプアーム３２が被係合部４１に係合することで、受電コイル２２を車両１０により確実に固定することができる。

　［第２の実施形態］
　図１１Ａ、図１１Ｂは、揺動支持具として、引張コイルばね３１に代えてガスステー等のダンパ７９を用いる例を示している。図１１Ａは図５に対応し、図１１Ｂは図７に対応している。ダンパ７９以外の構成は、引張コイルばね３１を用いた例と同様であるため、詳細な説明は省略する。クランプ機構３４は図示省略している。ダンパ７９は、引張コイルばね３１と同様に図４に示した位置に六つ取り付ける。これにより、車両１０に対し複数のダンパ７９により受電コイル２２を揺動自在に支持した状態は、車両１０に対し受電コイル２２の重心Ｇを支持した状態に相当する。

　ダンパ７９を用いても、図１１Ａのように車両１０の下面１０ａが水平な状態から図１１Ｂのように例えば車両１０の前部が後部よりも高い位置となるよう前後方向に傾いた状態となっても、受電コイル２２は水平状態が維持される。これにより、受電コイル２２は送電コイル１２に対して平行な状態を確保できる。

　［第３の実施形態］
　図１２Ａ、図１２Ｂは、揺動支持具として、引張コイルばね３１に代えて１本のワイヤ８１を用いる例を示している。図１２Ａは図５に対応し、図１２Ｂは図７に対応している。ワイヤ８１以外の構成は、引張コイルばね３１を用いた例と同様であるため、詳細な説明は省略する。クランプ機構３４は図示省略している。ワイヤ８１は、受電コイル２２に対し図３に示す重心Ｇの位置を揺動自在に支持して吊り下げる。

　ワイヤ８１を用いても、図１２Ａのように車両１０の下面１０ａが水平な状態から図１２Ｂのように例えば車両１０の前部が後部よりも高い位置となるよう前後方向に傾いた状態となっても、受電コイル２２は水平状態が維持される。これにより、受電コイル２２は、送電コイル１２に対して平行な状態を確保できる。

　なお、図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１２Ａ、図１２Ｂの例においても、図示していないが、受電コイル２２を固定するクランプ機構３４を備えている。ここでのクランプ機構３４も、引張コイルばね３１を用いた例と同様に、図９Ａ、図９Ｂのフローチャートで説明したタイミングによって、受電コイル２２に対する固定及び固定の解除を実施する。

　［第４の実施形態］
　図１３Ａ、図１３Ｂは、受電コイル２２を車両１０（サスペンションメンバ３３）に固定する際に使用するクランプ機構３４に代えて、電磁石８２を使用した例を示す。この場合、サスペンションメンバ３３下面の取付板３６を磁性体とした上で、受電コイル２２に電磁コイル８３を設ける。電磁コイル８３には、車両１０に搭載したバッテリ２７からリレー８５を介して電力を供給する。リレー８５は、充電制御部２４によってオンオフ制御される。

　図１３Ａは、充電制御部２４がリレー８５をオンとして電磁コイル８３に通電し、受電コイル２２を取付板３６に磁力によって固定した状態である。センサ４３は、受電コイル２２が固定された状態を検知する。図１３Ｂは、充電制御部２４がリレー８５をオフとして電磁コイル８３への通電を解除し、受電コイル２２を取付板３６から離反させて固定を解除した状態である。

　電磁石８２によって、受電コイル２２を取付板３６に固定する固定時及び、固定状態に対し受電コイル２２を取付板３６から離反させる解除時のタイミングは、図９Ａ、図９Ｂのフローチャートで説明したクランプ機構３４による固定及び解除時のタイミングと同様である。電磁石８２を用いることで、固定具として構造をより簡素化することができる。

　なお、図１３Ａ、図１３Ｂでは、揺動支持具を引張コイルばね３１としているが、図１１Ａのダンパ７９とした場合及び、図１２Ａのワイヤ８１とした場合でも、電磁コイル８３によって受電コイル２２を取付板３６に対して固定及び固定の解除を行うことができる。

　［第５の実施形態］
　図１４Ａ、図１４Ｂは、受電コイル２２を車両１０（サスペンションメンバ３３）に固定する際に使用するクランプ機構３４に代えて、電動アクチュエータ８７及びワイヤ８９を用いた例を示す。ワイヤ８９は、図１２Ａに示したワイヤ８１と同様に揺動支持具を構成しており、受電コイル２２の重心Ｇを揺動自在に支持している。

　サスペンションメンバ３３等の車両１０側の部材に支持ローラ９１を回転自在に取り付け、支持ローラ９１にワイヤ８９を掛け回す。ワイヤ８９の他端は支持ローラ９１からサスペンションメンバ３３の第２クロス部３３ｂに向けて引き出す。第２クロス部３３ｂ内にはモータ等の電動アクチュエータ８７を収容配置してあり、第２クロス部３３ｂを貫通させたワイヤ８９を電動アクチュエータ８７に連結する。

　図１４Ａは、図１４Ｂの状態から、充電制御部２４により電動アクチュエータ８７を正転駆動することでワイヤ８９を引き上げて巻き取り、受電コイル２２を車両１０のサスペンションメンバ３３に固定した状態を示す。センサ４３は、受電コイル２２が固定された状態を検知する。図１４Ｂは、図１４Ａの状態から、充電制御部２４により電動アクチュエータ８７を逆転駆動してワイヤ８９を放出し、受電コイル２２を車両１０のサスペンションメンバ３３から離反させた状態を示す。これにより、受電コイル２２は、ワイヤ８９によって車両１０に揺動自在に支持される。

　ワイヤ８９によって、受電コイル２２をサスペンションメンバ３３に固定させるとき及び、固定状態に対し受電コイル２２をサスペンションメンバ３３から離反させる解除時のタイミングは、図９Ａ、図９Ｂのフローチャートで説明したクランプ機構３４による固定及び解除時のタイミングと同様である。電動アクチュエータ８７及びワイヤ８９を用いることで、固定具として構造をより簡素化することができる。

　［第６の実施形態］
　図１５Ａ、図１５Ｂは、受電コイル２２を車両１０（サスペンションメンバ３３）に固定する際に使用するクランプ機構３４に代えて、静電チャック９２を用いた例を示す。静電チャック９２は、受電コイル２２の取付板３６に対向する面に取り付ける。

　図１５Ａは、充電制御部２４がリレー８５をオンとして静電チャック９２に通電し、受電コイル２２を取付板３６に静電力によって固定した状態である。センサ４３は、受電コイル２２が固定された状態を検知する。図１５Ｂは、充電制御部２４がリレー８５をオフとして静電チャック９２への通電を解除し、受電コイル２２を取付板３６から離反させて固定を解除した状態である。

　静電チャック９２によって、受電コイル２２を取付板３６に固定する固定時及び、固定状態に対し受電コイル２２を取付板３６から離反させる解除時のタイミングは、図９Ａ、図９Ｂのフローチャートで説明したクランプ機構３４による固定及び解除時のタイミングと同様である。静電チャック９２を用いることで、固定具として構造をより簡素化することができる。

　［第７の実施形態］
　図１６Ａ、図１６Ｂは、受電コイル２２を車両１０の（サスペンションメンバ３３）に固定する際に使用するクランプ機構３４に代えて、負圧発生装置９３を用いた例を示す。負圧発生装置９３としては、例えば負圧ポンプ、ジェットポンプ、エンジン負圧等で構成する。サスペンションメンバ３３等の車両１０側の部材に、複数のバキュームカップ９５を取り付ける。

　バキュームカップ９５と負圧発生装置９３とは、負圧配管９７により接続し、負圧配管９７には負圧保持バルブ９９を設ける。負圧保持バルブ９９とバキュームカップ９５との間の負圧配管９７には、負圧解放配管１０１を接続し、負圧解放配管１０１には負圧解放バルブ１０３を設ける。

　負圧発生装置９３、負圧保持バルブ９９及び負圧解放バルブ１０３は、充電制御部２４によって制御される。図１６Ａは、バキュームカップ９５により受電コイル２２を吸着した状態であり、負圧保持バルブ９９は開、負圧解放バルブ１０３は閉である。図１６Ｂは、バキュームカップ９５による受電コイル２２に対する吸着を解除した状態であり、負圧保持バルブ９９は閉、負圧解放バルブ１０３は開である。

　図１６Ｂの状態から、負圧保持バルブ９９を開、負圧解放バルブ１０３を閉とした状態で、負圧発生装置９３を作動させると、発生した負圧がバキュームカップ９５に作用してバキュームカップ９５が受電コイル２２を吸着して上昇させる。これにより、受電コイル２２はサスペンションメンバ３３に固定された図１６Ａの状態となる。図１６Ａの状態から、負圧保持バルブ９９を閉、負圧解放バルブ１０３を開とすると、バキュームカップ９５への負圧の作用が解除され、受電コイル２２はサスペンションメンバ３３に対して揺動支持された図１６Ｂの状態となる。

　負圧発生装置９３によって、受電コイル２２を吸着させる固定時及び、固定状態に対し受電コイル２２をサスペンションメンバ３３から離反させる解除時のタイミングは、図９Ａ、図９Ｂのフローチャートで説明したクランプ機構３４による固定及び解除時のタイミングと同様である。負圧発生装置９３を用いることによっても、受電コイル２２を車両１０にして固定及び固定の解除を行うことができる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含む。

　上記した実施形態では、車両側を受電コイルとし、地上側を送電コイルとしているが、これとは逆に、車両側を送電コイルとし、地上側を受電コイルとしてもよい。

　図５のクランプ機構３４は、クランプアーム３２及びアクチュエータ３９を、設置スペースを確保できるのであれば受電コイル２２側に設け、被係合部４１を車両１０側に設けてもよい。図１６Ａのバキュームカップ９５は、設置スペースを確保できるのであれば受電コイル２２側に設けてもよい。バキュームカップ９５を受電コイル２２側に設ける場合には、配管を例えばフレキシブルなものとし、受電コイル２２が車両１０に揺動自在に支持されるように工夫することが必要である。図１３Ａの電磁コイル８３及び図１５Ａの静電チャック９２はサスペンションメンバ３３側に設けてもよい。

　１０　車両
　１２　送電コイル（地上側コイル）
　１４　制御部（第２の制御部）
　２２　受電コイル（車両側コイル）
　２４　充電制御部（第１の制御部）
　３１　引張コイルばね（揺動支持具）
　３２　クランプアーム
　３４　クランプ機構（固定具）
　４１　被係合部
　７９　ダンパ（揺動支持具）
　８１，８９　ワイヤ（揺動支持具）
　８２　電磁石（固定具）
　８７　電動アクチュエータ（固定具）
　８９　ワイヤ（固定具）
　９２　静電チャック（固定具）
　９５　バキュームカップ（固定具）

Claims

　車両に搭載され、上側の面が地上に水平となるよう設置される地上側コイルとの間で非接触により電力を伝送する車両側コイルと、
　前記車両側コイルを前記車両に対して揺動自在に支持する揺動支持具と、を有し、
　前記揺動支持具は、前記車両側コイルを前記車両に対して揺動自在に支持した状態で、前記車両側コイルの前記地上側コイルに対向する面が水平になるように、前記車両に取り付けられていることを特徴とする非接触電力伝送装置。
　前記車両側コイルを前記車両に対して揺動不能な状態に固定する固定具が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の非接触電力伝送装置。
　前記車両側コイルが、前記揺動自在な状態と前記揺動不能な状態とのいずれかの状態となるように、前記固定具を制御する第１の制御部と、
　前記地上側コイルに対し前記車両側コイルへの給電開始信号を出力する第２の制御部と、を有し、
　前記第１の制御部は、前記第２の制御部が前記地上側コイルに前記給電開始信号を出力した時点で、前記車両側コイルが前記揺動不能な状態から前記揺動自在な状態となるように前記固定具を制御することを特徴とする請求項２に記載の非接触電力伝送装置。
　前記車両側コイルが、前記揺動自在な状態と前記揺動不能な状態とのいずれかの状態となるように、前記固定具を制御する第１の制御部を有し、
　前記第１の制御部は、前記車両のイグニッションスイッチがオンとされる時点で、前記車両側コイルが前記揺動自在な状態から前記揺動不能な状態となるよう前記固定具を制御することを特徴とする請求項２または３に記載の非接触電力伝送装置。
　前記固定具は、前記車両と前記車両側コイルとのいずれか一方に設けられ、いずれか他方に対して前進移動及び後退移動するクランプアームを備え、前記いずれか他方には、前記クランプアームが前進移動したときに係合する被係合部が設けられていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の非接触電力伝送装置。
　前記固定具は、前記車両と前記車両側コイルとのいずれか一方に設けられ、いずれか他方の磁性体に磁力によって固定する電磁石であることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の非接触電力伝送装置。
　前記固定具は、前記車両と前記車両側コイルとのいずれか一方に設けられ、いずれか他方に静電力によって固定する静電チャックであることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の非接触電力伝送装置。
　前記固定具は、前記車両と前記車両側コイルとのいずれか一方に設けられ、いずれか他方に吸着するバキュームカップであることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の非接触電力伝送装置。
　前記固定具は、前記車両側コイルの重心位置を支持する１本のワイヤと、前記ワイヤを引き上げて前記車両側コイルを前記車体に固定するアクチュエータとを備えることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の非接触電力伝送装置。
　前記揺動支持具は、ばねであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の非接触電力伝送装置。
　前記揺動支持具は、ダンパであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の非接触電力伝送装置。
　前記揺動支持具は、前記車両側コイルの重心位置を支持する１本のワイヤであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の非接触電力伝送装置。