WO2020174900A1 - 走行中非接触給電システム - Google Patents

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WO2020174900A1
WO2020174900A1 PCT/JP2020/000879 JP2020000879W WO2020174900A1 WO 2020174900 A1 WO2020174900 A1 WO 2020174900A1 JP 2020000879 W JP2020000879 W JP 2020000879W WO 2020174900 A1 WO2020174900 A1 WO 2020174900A1
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coils
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拓也 木口
宜久 山口
英介 高橋
勇人 角谷
知之 藤川
耕司 間崎
晋平 瀧田
正樹 金▲崎▼
将也 ▲高▼橋
和弘 宇田
侑生 中屋敷
満 柴沼
大林 和良
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株式会社デンソー
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    • H02J2310/40The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]

Definitions

  • the present disclosure relates to a technique for supplying electric power to a vehicle in a contactless manner while the vehicle is traveling.
  • Japanese Patent Publication No. 2000-1520-5,21,456 discloses a technique for supplying electric power to a vehicle in a non-contact manner while the vehicle is traveling.
  • the primary coil installed on the road and the secondary coil mounted on the vehicle are each configured as a three-phase coil.
  • a plurality of primary coils 1 12 installed along a traveling direction of a road and a secondary coil 2 1 2 mounted on a vehicle 200 are used.
  • a running contactless power feeding system is provided for feeding power to the vehicle while the vehicle is running.
  • the secondary coil is a 1 ⁇ /1 phase coil composed of IV! coils, and the IV!
  • the coil has a coil end 06 extending along the front-rear direction of the vehicle and a main coil portion IV! ⁇ extending along the width direction of the vehicle.
  • the magnetic resistance is configured to be larger than the magnetic resistance of the magnetic path through which the magnetic flux of the main coil portion passes.
  • the coil coil ⁇ 0 2020/174 900 2 ⁇ (: 170? 2020 /000879
  • the magnetic resistance of the magnetic path through which the magnetic flux of the wind passes is larger than the magnetic resistance of the magnetic path through which the magnetic flux of the main coil passes, it is possible to supply power with less power pulsation. ..
  • Figure 1 is a block diagram showing the overall configuration of the contactless power supply system during traveling.
  • Fig. 28 is an explanatory diagram showing a coil configuration in which the primary coil is a single phase and the secondary coil is a three phase coil.
  • Fig. 2 is an explanatory diagram showing a coil configuration in which the primary coil is a single-phase coil and the secondary coil is a 2-phase coil.
  • Fig. 38 is an explanatory diagram showing the inverter output when the primary coil is multiphase and the secondary coil is single phase.
  • Fig. 3 is an explanatory diagram showing the inverter output when the primary coil is single-phase and the secondary coil is multi-phase.
  • Fig. 48 is an explanatory diagram showing a configuration in which the coil ends of the two-phase secondary coils are arranged in the surface area of the magnetic yoke.
  • Fig. 4 is an explanatory view showing a configuration in which the coil ends of a two-phase secondary coil are arranged outside the magnetic yoke.
  • Fig. 58 is an explanatory diagram showing a configuration in which the coil ends of the three-phase secondary coils are arranged in the surface area of the magnetic yoke.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing a configuration in which the coil ends of the three-phase secondary coil are arranged outside the magnetic yoke.
  • Fig. 6 is an explanatory view showing a configuration in which the width of the central coil of the three-phase secondary coil is made smaller than the widths of the other coils.
  • Fig. 7 is an explanatory diagram showing a configuration in which each coil of the three-phase secondary coil is shifted in the width direction. ⁇ 0 2020/174 900 3 ⁇ (: 170? 2020 /000879
  • Fig. 88 is an explanatory view showing a configuration in which the coil end of the three-phase secondary coil is bent to the magnetic shield side.
  • Fig.8 is an explanatory diagram showing a configuration in which the magnetic shield is bent to the coil end side of the three-phase secondary coil.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration in which the length and width of each coil of the three-phase secondary coil are changed in order.
  • the non-contact power supply system during traveling is And the contactless power supply device 100 installed in It is a system that includes a vehicle 200 running on a vehicle and that can supply power to the vehicle 200 from the contactless power supply device 100 while the vehicle 200 is running.
  • the vehicle 200 is configured as, for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the X-axis direction indicates the traveling direction or the front-rear direction of the vehicle 200
  • the V-axis direction indicates the width direction of the vehicle 200
  • the lateral axis direction indicates the vertically upward direction.
  • the directions of the X, S, and C axes in other figures described later also show the same directions as in FIG.
  • the contactless power supply device 100 includes a plurality of power transmission coil units 110, a plurality of power transmission circuits 120 for supplying AC voltage to a plurality of power transmission coil units 110, and a plurality of power transmission circuits.
  • a power supply circuit 1300 for supplying a DC voltage to 1120 and a power receiving coil position detection unit 140 are provided.
  • Each power transmission coil unit 110 includes a primary coil.
  • the primary coil is also called “power transmission coil”. A specific configuration example of the power transmission coil unit 110 will be described later.
  • the primary coil does not have to be configured as the power transmission coil unit 110, but multiple primary coils may be installed along the traveling direction of the road 3.
  • the plurality of power transmission circuits 120 converts the DC voltage supplied from the power supply circuit 130 into a high-frequency AC voltage and applies it to the primary coil of the power transmission coil unit 110. Circuit.
  • the power supply circuit 1300 supplies DC voltage to the power transmission circuit 1230. ⁇ 0 2020/174 900 4 ⁇ (: 170? 2020 /000879
  • the power supply circuit 130 is configured as an 80/OO converter circuit that rectifies the AC voltage of an external power supply and outputs a direct current voltage.
  • the DC voltage output from the power supply circuit 130 does not have to be a complete DC voltage, and may include a certain degree of fluctuation (ripple).
  • Power reception coil position detection unit 140 detects the position of power reception coil unit 210 installed in vehicle 200.
  • the power receiving coil position detection unit 140 may detect the position of the power receiving coil unit 210 based on the magnitude of the transmitted power or the transmitted current in the plurality of power transmission circuits 120, or the vehicle 200
  • the position of the power receiving coil unit 210 may be detected by wireless communication with the vehicle or a position sensor that detects the position of the vehicle 200.
  • one or more power transmission circuits 1 20 may have one or more power transmission coil sections 1 1 0 close to the power receiving coil section 210. Use 0 to perform power transmission.
  • the vehicle 200 includes a power receiving coil section 210, a power receiving circuit 220, a main battery 230, a motor generator 240, an inverter circuit 250, and a 0 0 comparator circuit. 2600, auxiliary battery 270, auxiliary machine 280, and control device 290.
  • the power receiving coil section 210 includes a secondary coil
  • the power receiving circuit 220 is a circuit that converts the AC voltage output from the power receiving coil unit 210 into a DC voltage suitable for charging the main battery 230.
  • the power receiving circuit 220 is configured as a circuit including a rectifier circuit that converts an AC voltage into a DC voltage and a port ( 3 / 0 ( 3 converter circuit) that boosts the DC voltage.
  • the DC voltage output from the battery can be used to charge the main battery 230, charge the auxiliary battery 2700, drive the motor generator 240 and drive the auxiliary device 2800. It can also be used for driving.
  • Main battery 230 is a secondary battery that outputs a relatively high DC voltage for driving motor generator 240.
  • the motor generator 240 operates as a generator when the vehicle 200 decelerates and generates a three-phase AC voltage.
  • the inverter circuit 250 when the motor generator 250 operates as a motor, converts the direct current voltage of the main battery 230 into a three-phase AC voltage and supplies it to the motor generator 240.
  • the inverter circuit 250 converts the three-phase AC voltage output by the motor generator 240 into a DC voltage and supplies the DC voltage to the main battery 230.
  • the ⁇ / ⁇ comparator circuit 260 is connected to the DC voltage of the main battery 230.
  • auxiliary battery 270 is a secondary battery that outputs a relatively low DC voltage for driving the auxiliary device 280.
  • Auxiliary equipment 280 is a peripheral device such as an air conditioner or an electric power steering device.
  • the control device 290 controls each unit in the vehicle 200.
  • the control device 290 controls the power receiving circuit 220 to execute power reception when receiving contactless power supply during traveling.
  • the power transmission coil unit 110 has a primary coil 1 12 and a magnetic yoke 11 14.
  • the power receiving coil section 210 includes a secondary coil 212 and a magnetic material yoke 214.
  • the primary coil 1 12 is configured as a single-phase coil.
  • the secondary coil 2 12 is configured as a 3-phase coil including a II-phase coil 2 12 2, a V-phase coil 2 12 2 V, and a phase coil 2 1 2.
  • the three coils 2 1 2 L, 2 1 2 V, 2 1 2 are star-connected or delta-connected.
  • Each of the coils 2 1 2 1 2 1 2 V 2 1 2 1 is configured as a concentrated winding coil having 2 or more turns, but it is illustrated in simplified form in FIG.
  • the black circle "-" and the cross "X" in the circle showing the coil wire of each coil indicate that the current directions are opposite. The same applies to other figures described below.
  • the magnetic yokes 1 1 4 and 2 1 4 are so-called back yokes, and the coil 1 1 ⁇ 0 2020/174 900 6 ⁇ (: 170? 2020 /000879
  • the magnetic yoke 1 114 of the power transmission coil unit 110 is arranged on the back side of the primary coil 1 12.
  • "Backside of primary coil 1 1 2” means the side opposite the gap between primary coil 1 1 2 and secondary coil 2 1 2.
  • the magnetic yoke 2114 of the power receiving coil section 210 is arranged on the back side of the secondary coil 211.
  • magnetic material cores may be provided in the primary coil 1 1 2 and the secondary coil 2 1 2.
  • magnetic shields made of non-magnetic metal may be provided on the back sides of the magnetic material yokes 1 1 1 and 2 1 2, respectively.
  • FIG. 28 the voltage waveform due to the primary coil 1 12 is depicted.
  • the frequency of the AC voltage applied to the primary coil 1 1 2 is such that the secondary coil 2 1 2 does not move even when the vehicle 2 0 0 is running in relation to the power transmission from the primary coil 1 1 2 to the secondary coil 2 1 2.
  • the frequency is set high enough to be considered almost stopped.
  • the moving frequency 212 of the secondary coil 2 1 2 can be calculated by the following equation.
  • 112 is the pitch [01] of the primary coil 1 12 and 212 is the moving speed [111/3] of the secondary coil 2 12.
  • This moving frequency chi 212 can be considered to be a frequency at which the secondary coil 2 12 travels along the arrangement direction of the plurality of primary coils 1 12.
  • the secondary coil 2 1 2 mobile frequency switch 212 in the non-contact power supply during running in the range of a few tens of 1 ⁇ 1 angstroms to several hundred 1 ⁇ 1 ⁇ is the applied alternating current to the primary coil 1 1 2
  • the frequency of voltage is Is set to a value in the range.
  • the secondary coil 2 12 may be a two-phase coil including an eight-phase coil 2 1 2 3 and a two-phase coil 2 1 2.
  • the phase number IV! of the secondary coil 2 12 may be set to an integer greater than 3.
  • the phase number 1 ⁇ /1 is usually a prime number.
  • the primary coil 1 12 is a single-phase coil, but it may be a multi-phase coil with two or more phases.
  • the primary coil 1 1 2 is configured as a single-phase coil, it will run with a simpler configuration than if both the primary coil 1 1 2 and the secondary coil 2 1 2 are multi-phase coils. It is possible to perform power supply with little power pulsation inside.
  • the configuration in which the primary coil 1 1 2 is a single phase and the secondary coil 2 1 2 is a polyphase is This is preferable from the viewpoint of inverter efficiency, as compared with the configuration in which the secondary coil 2 12 is single-phase in phase.
  • the primary coil 1 1 2 has three phases and the secondary coil 2 1 2 has single phase.
  • the coil configuration of Fig. 3 is the same as that of Fig. 28, with the primary coil 1 1 2 being single-phase and the secondary coil 2 1 2 being 3-phase.
  • the lower part of Figure 38 and Figure 3 shows the changes in the output voltage and output current of the inverter of the transmission circuit 120.
  • the coupling coefficient between the II coil 1 1 2 of the primary coil 1 1 2 and the secondary coil 2 1 2 is the coil of the other phase of the primary coil 1 1 2 1 2 V, 1 It is larger than the coupling coefficient between 1 2 and the secondary coil 2 1 2.
  • the coupling coefficients of multiple phases are different, the impedances of multiple phases will differ, so even if the same phase voltage is applied to multiple phases, the currents will differ between multiple phases, resulting in current imbalance. ..
  • current imbalance occurs, a phase shift occurs, and as a result, the power factor of the impedance of the transmission circuit 120 deteriorates. Power factor deterioration increases the loss of the inverter.
  • the power factor of the 120 inverter can be increased and the inverter loss can be reduced. Further, if the primary coil 1 12 is a single phase, the power transmission coil unit 110 and the power transmission circuit 120 can be simplified, specifically, the number of elements can be reduced and the winding shape can be simplified. ⁇ 0 2020/174 900 8 ⁇ (: 170? 2020 /000879
  • the primary coil 1 12 has a single phase. However, if the primary coil 1 12 is multiphase, the power pulsation can be further reduced compared to the case where the primary coil 1 12 is single phase. Therefore, from the viewpoint of reducing power pulsation, the primary coils 1 12 may be multiphase.
  • the coil end of the secondary coil 2 1 2 is magnetized. It is possible to employ a configuration in which the body yoke 2 14 is arranged in the region.
  • the Mitsumi coil 2 1 2 ⁇ is divided into the main coil portion 1 ⁇ / 10 and the coil end 06.
  • the main coil portion 1 ⁇ /100 is a coil portion extending along the width direction S0 of the vehicle 200
  • the coil end 0 ⁇ is a coil portion extending along the front-rear direction X of the vehicle 200.
  • the magnetic resistance of the magnetic path through which the magnetic flux of the coil end 0 6 passes is reduced by the magnetic resistance of the magnetic path through which the magnetic flux of the main coil IV! It can be larger than the magnetic resistance.
  • the “magnetic flux of the coil end 06” means a magnetic flux generated according to the current flowing through the coil end 06.
  • the “magnetic flux of the main coil part 1 ⁇ /10” means the magnetic flux generated according to the current flowing through the main coil part 1 ⁇ /10.
  • the secondary coil 2 ⁇ 0 2020/174 900 9 ⁇ (: 170? 2020 /000879
  • the mutual inductance of the three coils 2 1 2 V, 2 1 2 ri, 2 1 2 becomes unbalanced between the phases, which causes the power ripple. Can be.
  • Such an imbalance in mutual inductance is caused by the winding directions of the three coils 2 1 2 V, 2 1 2 ri, and 2 1 2 being in opposite directions in the order of arrangement, as shown in the example of Fig. 28 above. Is especially noticeable when Therefore, by arranging the coil end 06 outside the magnetic yoke 2 14 and increasing the magnetic resistance of the magnetic path through which the magnetic flux of the coil end 06 passes, the imbalance of mutual inductance is reduced and the power ripple is reduced. It is possible to Such an effect is obtained even when the number of phases of the secondary coil 2 1 2 exceeds 3.
  • the magnetic resistance of the magnetic path through which the magnetic flux of the coil end 0 6 passes is made larger than the magnetic resistance of the magnetic path through which the magnetic flux of the main coil IV! For example, it is possible to supply power with less power pulsation.
  • the coil end 0 6 was placed outside the magnetic material yoke 2 14; however, with other configurations, "the magnetic path of the magnetic flux of the coil end 0 6 passes".
  • the magnetic resistance is larger than the magnetic resistance of the magnetic path through which the magnetic flux of the main coil section 1 ⁇ /10 passes.” For example, by winding a magnetic shield member around part or all of the coil end 06, the magnetic resistance of the magnetic path through which the magnetic flux of the coil end 06 passes is determined by the magnetic resistance of the magnetic path of the main coil IV! It is possible to realize the characteristic of “greater than resistance”.
  • the width ⁇ /ri of the coil 2 1 2 of a specific phase existing in the center of the two may be set smaller than the widths of the coils 2 1 2 V and 2 1 2 of the other phases.
  • the “coil width” means the dimension of the coil measured in the width direction of the vehicle 200.
  • the distance between the II-phase coil 2 1 1 2V and the V-phase coil 2 1 1 2V along the traveling direction X of the vehicle 200 The distance between the V-phase coil 2 12 V and the phase coil 2 1 2 is longer than the distance between 2 1 2. For this reason, the mutual inductance IV! Cause.
  • Fig. 5 the distance between the II-phase coil 2 1 1 2V and the V-phase coil 2 1 1 2V along the traveling direction X of the vehicle 200
  • the distance between the V-phase coil 2 12 V and the phase coil 2 1 2 is longer than the distance between 2 1 2. For this reason, the mutual inductance IV! Cause.
  • the width of the coil 2 1 2 of the specific phase in the center is more than the width ⁇ / of the coils 2 1 2 V, 2 1 2 of the other phases. If it is reduced, mutual inductance 1 ⁇ /1V, Is smaller, the three mutual inductances can be balanced so that
  • a magnetic shield 2 16 may be provided on the back surface side of the magnetic yoke 2 1 4.
  • the main surface on the side where the coils 2 12 V, 2 12 2 and 2 1 2 are arranged is called the "surface”.
  • the opposite main surface is called "back surface”.
  • the magnetic shield 2 16 is preferably a sheet-shaped member having a larger surface area than the magnetic yoke 2 1 4.
  • the coil end 06 of each coil 2 1 2 V, 2 1 2 re, 2 1 2 is provided outside the magnetic yoke 2 1 4 as compared with the example of FIG. 5 described above. Is the same.
  • the three coils 2 1 2 V, 2 1 2 2 1 and 2 1 2 are arranged offset from each other in the width direction S0 of the vehicle 200. If such a coil arrangement is adopted, three mutual inductances 1 ⁇ /1, 1 ⁇ /1 ⁇ «, Can be further balanced
  • the magnetic shield is provided outside the magnetic yoke 2 1 4.
  • Both ends of 2 16 may be bent in the direction toward the coil end ⁇ .
  • the magnetic resistance of the magnetic path through which the magnetic flux at the coil end ⁇ ⁇ passes is further increased, so that the three mutual inductances 1 ⁇ /1, 1 ⁇ /1 ⁇ «, It is possible to further balance the power supply and further reduce the power pulsation.
  • each coil 2 1 2 V, 2 1 2 ri, 2 1 2 measured along the width direction V of the vehicle 200 The width, R i, ⁇ ZVvv of the vehicle may be configured to gradually increase in the order of arrangement in the front-rear direction X of the vehicle 200.
  • the order of arrangement of the vehicle 200 along the front-rear direction X is V-phase coil 2 12 V, II-phase coil 2 1 2 Li, and phase coil 2 1 2. Therefore, the coil width also increases in this order.
  • the coils of each phase have the same shape.
  • the coils intersect each other in a chain shape, which causes a problem of low manufacturability.
  • the widths of the coils measured along the width direction S0 of the vehicle 200, and ri, are configured to gradually increase in the arrangement order along the front-rear direction X of the vehicle 200. If so, it is not necessary to cross the coils in a chain shape, which has the advantage of improving manufacturability.
  • each coil ( -V , !_li, !_) measured along the front-back direction father of the vehicle 200 is the front-back direction of the vehicle 200. It also has the feature that it is configured to gradually decrease in the order of arrangement along the father.By adopting such a configuration, mutual inductance between phases can be sufficiently obtained even in the other coil configurations described above. Even if the balance cannot be achieved, the length of each coil !_ V,
  • the advantage is that power pulsation can be reduced.

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Abstract

走行中非接触給電システムは、道路の進行方向に沿って設置された複数の1次コイル112と、車両200に搭載された2次コイル212とを用いて車両の走行中に車両に給電する。Mを2以上の整数としたとき、2次コイルは、M個のコイルで構成されたM相コイルである。M個のコイルは、車両の前後方向に沿って延びるコイルエンドCeと、前記車両の幅方向に沿って延びる主コイル部Mcとを有しており、コイルエンドCeの磁束が通る磁路の磁気抵抗が、主コイル部Mcの磁束が通る磁路の磁気抵抗よりも大きくなるように構成されている。

Description

\¥0 2020/174900 1 卩(:17 2020 /000879 明 細 書
発明の名称 : 走行中非接触給電システム
関連出願の相互参照
[0001 ] 本出願は、 2 0 1 9年2月 2 8日に出願された日本出願番号 2 0 1 9— 0
3 5 1 7 8号に基づくもので、 ここにその記載内容を援用する。
技術分野
[0002] 本開示は、 車両の走行中に非接触で車両に給電する技術に関する。
背景技術
[0003] 特表 2 0 1 5— 5 2 1 4 5 6号公報には、 車両の走行中に非接触で車両に 給電する技術が開示されている。 この従来技術では、 道路に設置される 1次 コイルと車両に搭載される 2次コイルは、 それぞれ 3相コイルとして構成さ れている。
発明の概要
[0004] しかしながら、 電力脈動を更に減少させることができる技術が望まれてい た。
[0005] 本開示は、 上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたもので あり、 以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
[0006] 本開示の一形態によれば、 道路の進行方向に沿って設置された複数の 1次 コイル 1 1 2と、 車両 2 0 0に搭載された 2次コイル 2 1 2とを用いて前記 車両の走行中に前記車両に給電する走行中非接触給電システムが提供される 。 この走行中非接触給電システムでは、 IV!を 2以上の整数としたとき、 前記 2次コイルは、 IV!個のコイルで構成された1\/1相コイルであり、 前記 IV!個のコ イルは、 前記車両の前後方向に沿って延びるコイルエンド〇 6と、 前記車両 の幅方向に沿って延びる主コイル部 IV!〇とを有しており、 前記コイルエンド の磁束が通る磁路の磁気抵抗が、 前記主コイル部の磁束が通る磁路の磁気抵 抗よりも大きくなるように構成されている。
[0007] この走行中非接触給電システムによれば、 2次コイルにおいて、 コイルエ \¥0 2020/174900 2 卩(:170? 2020 /000879
ンドの磁束が通る磁路の磁気抵抗が、 主コイル部の磁束が通る磁路の磁気抵 抗よりも大きくなるように構成されているので、 電力脈動の少ない給電を行 うことが可能である。
図面の簡単な説明
[0008] 本開示についての上記目的およびその他の目的、 特徴や利点は、 添付の図 面を参照しながら下記の詳細な記述により、 より明確になる。 その図面は、 [図 1]図 1は、 走行中非接触給電システムの全体構成を示すブロック図であり
[図 2八]図 2八は、 1次コイルが単相で 2次コイルが 3相のコイル構成を示す 説明図であり、
[図 28]図 2巳は、 1次コイルが単相で 2次コイルが 2相のコイル構成を示す 説明図であり、
[図 3八]図 3八は、 1次コイルが多相で 2次コイルが単相の場合のインバータ 出力を示す説明図であり、
[図 38]図 3巳は、 1次コイルが単相で 2次コイルが多相の場合のインバータ 出力を示す説明図であり、
[図 4八]図 4八は、 2相の 2次コイルのコイルエンドを磁性体ヨークの表面領 域内に配置した構成を示す説明図であり、
[図 48]図 4巳は、 2相の 2次コイルのコイルエンドを磁性体ヨークの外側に 配置した構成を示す説明図であり、
[図 5八]図 5八は、 3相の 2次コイルのコイルエンドを磁性体ヨークの表面領 域内に配置した構成を示す説明図であり、
[図 58]図 5巳は、 3相の 2次コイルのコイルエンドを磁性体ヨークの外側に 配置した構成を示す説明図であり、
[図 6]図 6は、 3相の 2次コイルのうちの中央のコイルの幅を他のコイルの幅 よりも小さく した構成を示す説明図であり、
[図 7]図 7は、 3相の 2次コイルの各コイルを幅方向にずらした構成を示す説 明図であり、 \¥0 2020/174900 3 卩(:170? 2020 /000879
[図 8八]図 8八は、 3相の 2次コイルのコイルエンドを磁気シールド側に折り 曲げた構成を示す説明図であり、
[図 88]図 8巳は、 磁気シールドを 3相の 2次コイルのコイルエンド側に折り 曲げた構成を示す説明図であり、
[図 9]図 9は、 3相の 2次コイルの各コイルの長さと幅を順に変更した構成を 示す説明図である。
発明を実施するための形態
[0009] 図 1 に示すように、 走行中非接触給電システムは、 道路
Figure imgf000005_0001
に設置された 非接触給電装置 1 〇〇と、
Figure imgf000005_0002
を走行する車両 2 0 0とを含み、 車両 2 〇〇の走行中に非接触給電装置 1 0 0から車両 2 0 0に給電することが可能 なシステムである。 車両 2 0 0は、 例えば、 電気自動車やハイブリッ ド車と して構成される。 図 1 において、 X軸方向は車両 2 0 0の進行方向又は前後 方向を示し、 V軸方向は車両 2 0 0の幅方向を示し、 å軸方向は鉛直上方向 を示す。 後述する他の図における X , ソ, å軸の方向も、 図 1 と同じ方向を 示している。
[0010] 非接触給電装置 1 〇〇は、 複数の送電コイル部 1 1 〇と、 複数の送電コイ ル部 1 1 〇に交流電圧を供給する複数の送電回路 1 2 0と、 複数の送電回路 1 2 0に直流電圧を供給する電源回路 1 3 0と、 受電コイル位置検出部 1 4 〇とを備えている。
[001 1] 複数の送電コイル部 1 1 〇は、 道路 3の進行方向に沿って設置されてい る。 個々の送電コイル部 1 1 〇は、 1次コイルを含んでいる。 1次コイルを 「送電コイル」 とも呼ぶ。 送電コイル部 1 1 0の具体的な構成例については 後述する。 1次コイルは送電コイル部 1 1 〇として構成されている必要はな く、 道路 3の進行方向に沿って複数の 1次コイルが設置されていればよい
[0012] 複数の送電回路 1 2 0は、 電源回路 1 3 0から供給される直流電圧を高周 波の交流電圧に変換して送電コイル部 1 1 〇の 1次コイルに印加するインバ —夕回路である。 電源回路 1 3 0は、 直流電圧を送電回路 1 2 0に供給する \¥0 2020/174900 4 卩(:170? 2020 /000879
回路である。 例えば、 電源回路 1 3 0は、 外部電源の交流電圧を整流して直 流電圧を出力する八〇/〇〇コンバータ回路として構成される。 電源回路 1 3 0が出力する直流電圧は、 完全な直流電圧でなくてもよく、 或る程度の変 動 (リップル) を含んでいても良い。
[0013] 受電コイル位置検出部 1 4 0は、 車両 2 0 0に搭載されている受電コイル 部 2 1 0の位置を検出する。 受電コイル位置検出部 1 4 0は、 例えば、 複数 の送電回路 1 2 0における送電電力や送電電流の大きさから受電コイル部 2 1 〇の位置を検出しても良く、 或いは、 車両 2 0 0との無線通信や車両 2 0 0の位置を検出する位置センサを利用して受電コイル部 2 1 0の位置を検出 しても良い。 複数の送電回路 1 2 0は、 受電コイル位置検出部 1 4 0で検出 された受電コイル部 2 1 0の位置に応じて、 受電コイル部 2 1 0に近い 1つ 以上の送電コイル部 1 1 0を用いて送電を実行する。
[0014] 車両 2 0 0は、 受電コイル部 2 1 0と、 受電回路 2 2 0と、 メインバッテ リ 2 3 0と、 モータジェネレータ 2 4 0と、 インバータ回路 2 5 0と、 0 0 コンパータ回路 2 6 0と、 補機バッテリ 2 7 0と、 補機 2 8 0と、 制 御装置 2 9 0とを備えている。
[0015] 受電コイル部 2 1 0は、 2次コイルを含んでおり、 送電コイル部 1 1 0の
1次コイルとの間の電磁誘導によって誘導起電力を生じる装置である。 2次 コイルを 「受電コイル」 とも呼ぶ。 受電回路 2 2 0は、 受電コイル部 2 1 0 から出力される交流電圧を、 メインバッテリ 2 3 0の充電に適した直流電圧 に変換する回路である。 例えば、 受電回路 2 2 0は、 交流電圧を直流電圧に 変換する整流回路と、 その直流電圧を昇圧する口 (3 / 0 (3コンバータ回路と を含む回路として構成される。 受電回路 2 2 0から出力される直流電圧は、 メインバッテリ 2 3 0の充電に利用することができ、 また、 補機バッテリ 2 7 0の充電や、 モータジェネレータ 2 4 0の駆動、 及び、 補機 2 8 0の駆動 にも利用可能である。
[0016] メインバッテリ 2 3 0は、 モータジェネレータ 2 4 0を駆動するための比 較的高い直流電圧を出力する 2次電池である。 モータジェネレータ 2 4 0は \¥0 2020/174900 5 卩(:170? 2020 /000879
、 3相交流モータとして動作し、 車両 2 0 0の走行のための駆動力を発生す る。 モータジェネレータ 2 4 0は、 車両 2 0 0の減速時にはジェネレータと して動作し、 3相交流電圧を発生する。 インバータ回路 2 5 0は、 モータジ ェネレータ 2 4 0がモータとして動作するとき、 メインバッテリ 2 3 0の直 流電圧を 3相交流電圧に変換してモータジェネレータ 2 4 0に供給する。 イ ンバータ回路 2 5 0は、 モータジェネレータ 2 4 0がジェネレータとして動 作するとき、 モータジェネレータ 2 4 0が出力する 3相交流電圧を直流電圧 に変換してメインバッテリ 2 3 0に供給する。
[0017] 〇〇/〇〇コンパータ回路 2 6 0は、 メインバッテリ 2 3 0の直流電圧を
、 より低い直流電圧に変換して補機バッテリ 2 7 0及び補機 2 8 0に供給す る。 補機バッテリ 2 7 0は、 補機 2 8 0を駆動するための比較的低い直流電 圧を出力する 2次電池である。 補機 2 8 0は、 空調装置や電動パヮーステア リング装置等の周辺装置である。
[0018] 制御装置 2 9 0は、 車両 2 0 0内の各部を制御する。 制御装置 2 9 0は、 走行中非接触給電を受ける際には、 受電回路 2 2 0を制御して受電を実行す る。
[0019] 図 2八に示すように、 送電コイル部 1 1 0は、 1次コイル 1 1 2と、 磁性 体ヨーク 1 1 4とを有している。 受電コイル部 2 1 0は、 2次コイル 2 1 2 と、 磁性体ヨーク 2 1 4とを有している。 この例では、 1次コイル 1 1 2は 、 単相コイルとして構成されている。 2次コイル 2 1 2は、 II相コイル 2 1 2リと V相コイル 2 1 2 Vと 相コイル 2 1 2 とを含む 3相コイルとして 構成されている。 3つのコイル 2 1 2リ, 2 1 2 V , 2 1 2 はスター結線 又はデルタ結線されている。 各コイル 2 1 2リ, 2 1 2 V , 2 1 2 は、 2 以上の巻数を有する集中巻コイルとして構成されているが、 図 2 では簡略 化して描かれている。 各コイルのコイル線を示す丸の中に付されている黒丸 「 -」 とバツ印 「X」 は、 電流方向が逆方向であることを示している。 後述 する他の図も同様である。
[0020] 磁性体ヨーク 1 1 4 , 2 1 4はいわゆるバックヨークであり、 コイル 1 1 \¥0 2020/174900 6 卩(:170? 2020 /000879
2 , 2 1 2の周辺の磁束密度を高めるために使用されている。 送電コイル部 1 1 0の磁性体ヨーク 1 1 4は、 1次コイル 1 1 2の裏側に配置されている 。 「 1次コイル 1 1 2の裏側」 とは、 1次コイル 1 1 2と 2次コイル 2 1 2 の間のギャップと反対の側を意味する。 同様に、 受電コイル部 2 1 0の磁性 体ヨーク 2 1 4は、 2次コイル 2 1 2の裏側に配置されている。 磁性体ヨー ク 1 1 4 , 2 1 4とは別に、 1次コイル 1 1 2と 2次コイル 2 1 2に磁性体 コアを設けてもよい。 また、 磁性体ヨーク 1 1 4 , 2 1 4の裏側に、 非磁性 金属製の磁気シールドをそれぞれ設けてもよい。
[0021] 図 2八には、 1次コイル 1 1 2による電圧波形が描かれている。 1次コイ ル 1 1 2に印加する交流電圧の周波数は、 1次コイル 1 1 2から 2次コイル 2 1 2への送電に関して、 車両 2 0 0の走行中にも 2次コイル 2 1 2がほぼ 停止していると見なせる程度に十分に高い周波数に設定される。 図 2八にお いて、 2次コイル 2 1 2が X方向 (右方向) に一定速度で移動すると仮定す ると、 2次コイル 2 1 2の移動周波数干 212を次式で算出できる。
干 212= 1 / { 112 / V 21å} ( 1)
ここで、 112は 1次コイル 1 1 2のピッチ [01] 、 212は 2次コイル 2 1 2の 移動速度 [111 / 3] である。
この移動周波数チ 212は、 2次コイル 2 1 2が複数の 1次コイル 1 1 2の配列 方向に沿って進行するときの周波数であると考えることができる。 例えば、 走行中非接触給電における 2次コイル 2 1 2の移動周波数チ 212が数十 1~1 å〜数 百 1~1 åの範囲の場合には、 1次コイル 1 1 2に印加する交流電圧の周波数は
Figure imgf000008_0001
の範囲の値に設定される。 このように、 1次コイル 1 1 2に印加する交流電圧の周波数を 2次コイル 2 1 2の移動周波数干 212より も十分に大きな値に設定すれば、 1次コイル 1 1 2から 2次コイル 2 1 2へ の送電に関しては、 車両 2 0 0の走行中にも 2次コイル 2 1 2がほぼ停止し ていると見なすことができる。 但し、 車両 2 0 0が走行すると、 1次コイル 1 1 2と 2次コイル 2 1 2の相互の位置関係が変化するので、 送電電力に変 動 (電力脈動) が生じる。 この電力脈動については後述する。 \¥0 2020/174900 7 卩(:170? 2020 /000879
[0022] 図 2巳に示すように、 2次コイル 2 1 2を八相コイル 2 1 2 3と巳相コイ ル 2 1 2 とを含む 2相コイルとしてもよい。 また、 2次コイル 2 1 2の相 数 IV!を、 3を超える整数に設定してもよい。 但し、 通常は、 相数1\/1は素数で ある。 図 2八及び図 2巳において、 1次コイル 1 1 2は単相コイルとしたが 、 2相以上の多相コイルとしてもよい。 但し、 1次コイル 1 1 2を単相コイ ルとして構成すれば、 1次コイル 1 1 2と 2次コイル 2 1 2の両方を多相コ イルとする場合に比べて、 簡素な構成で走行中の電力脈動の少ない給電を行 うことが可能である。
[0023] 図 3八及び図 3巳に比較して示すように、 1次コイル 1 1 2が単相で 2次 コイル 2 1 2が多相である構成は、 1次コイル 1 1 2が多相で 2次コイル 2 1 2が単相である構成に比べて、 インバータ効率の観点から好ましい。 図 3 八のコイル構成では、 1次コイル 1 1 2が 3相で 2次コイル 2 1 2が単相で ある。 図 3巳のコイル構成は、 図 2八と同じであり、 1次コイル 1 1 2が単 相で 2次コイル 2 1 2が 3相である。 図 3八及び図 3巳の下部には、 送電回 路 1 2 0のインバータの出力電圧と出力電流の変化が描かれている。
[0024] 図 3八のように、 1次コイル 1 1 2を多相とすると、 1次コイル 1 1 2の 各相と 2次コイル 2 1 2の結合係数に差が生じる。 図 3 の状態では、 1次 コイル 1 1 2の II相コイル 1 1 2リと 2次コイル 2 1 2の結合係数が 1次コ イル 1 1 2の他の相のコイル 1 1 2 V、 1 1 2 と 2次コイル 2 1 2の結合 係数に対し大きくなっている。 複数の相の結合係数が異なると、 複数の相の インピーダンスが異なってしまうため、 複数の相に同一の相電圧を印加して も電流が複数の相で異なってしまい、 電流の不均衡が生じる。 電流の不平衡 が生じると位相のずれを引き起こし、 結果として送電回路 1 2 0のインパー 夕の力率が悪化する。 力率悪化はインバータの損失を増加させる。
[0025] 一方、 図 3巳のように、 1次コイル 1 1 2を単相とすることで、 送電回路
1 2 0のインバータの力率を高めることができ、 インバータの損失を低減で きる。 また、 1次コイル 1 1 2を単相とすれば、 送電コイル部 1 1 0や送電 回路 1 2 0の簡素化、 具体的には、 素子数低減及び巻線形状の簡素化、 によ \¥0 2020/174900 8 卩(:170? 2020 /000879
る低コスト化を実現可能である。 従って、 回路構成の簡素化等の観点からは 、 1次コイル 1 1 2を単相とすることが好ましい。 但し、 1次コイル 1 1 2 を多相とすれば、 1次コイル 1 1 2を単相とする場合に比べて電力脈動を更 に低減できる。 従って、 電力脈動低減の観点からは、 1次コイル 1 1 2を多 相としてもよい。
[0026] 図 4八に示すように、 2相の 2次コイル 2 1 2を磁性体ヨーク 2 1 4の表 面に垂直な方向から観察したとき、 2次コイル 2 1 2のコイルエンドを磁性 体ヨーク 2 1 4の領域内に配置した構成を採用可能である。 この例において 、 巳相のコイル 2 1 2匕は、 主コイル部1\/1〇とコイルエンド〇 6とに区分さ れている。 主コイル部1\/1〇は車両 2 0 0の幅方向ソに沿って延びるコイル部 分であり、 コイルエンド〇㊀は車両 2 0 0の前後方向 Xに沿って延びるコイ ル部分である。 八相のコイル 2 1 2 8も同様である。
[0027] 図 4巳に示すように、 2相の 2次コイル 2 1 2を磁性体ヨーク 2 1 4の表 面に垂直な方向から観察したとき、
Figure imgf000010_0001
磁性体ヨーク 2 1 4の外側に配置することが好ましい。 コイルエンド〇 6を 磁性体ヨーク 2 1 4の外側に配置するようにすれば、 コイルエンド〇 6の磁 束が通る磁路の磁気抵抗を、 主コイル部 IV!〇の磁束が通る磁路の磁気抵抗よ りも大きくすることができる。 ここで、 「コイルエンド〇 6の磁束」 とは、 コイルエンド 0 6を流れる電流に応じて発生する磁束を意味する。 「主コイ ル部1\/1〇の磁束」 も同様に、 主コイル部1\/1〇を流れる電流に応じて発生する 磁束を意味する。 前述した図 4 に示すように、 コイルエンド
Figure imgf000010_0002
を磁性体 ヨーク 2 1 4の表面領域内に配置した構成では、 2つのコイル 2 1 2 3 , 2 1 2匕の相互インダクタンスが電力脈動に与える影響が顕著になり、 電力脈 動が増大する可能性がある。 そこで、 コイルエンド 0 6を磁性体ヨーク 2 1 4の外側に配置してコイルエンド 0 6の磁束が通る磁路の磁気抵抗を高めれ ば、 相互インダクタンスの影響を低減して電力脈動を小さくすることが可能 である。
[0028] 図 5八に示すように、 3相の 2次コイル 2 1 2についても、 2次コイル 2 \¥0 2020/174900 9 卩(:170? 2020 /000879
1 2のコイルエンド〇㊀を磁性体ヨーク 2 1 4の領域内に配置する構成を採 用可能である。 しかし、 図 5巳に示すように、 3相の 2次コイル 2 1 2につ いても、 磁性体ヨーク 2 1 4の表面に垂直な方向から観察したとき、 2次コ イル 2 1 2のコイルエンド〇 6を磁性体ヨーク 2 1 4の外側に配置すること が好ましい。 コイルエンド〇 6を磁性体ヨーク 2 1 4の外側に配置するよう にすれば、 コイルエンド〇 6の磁束が通る磁路の磁気抵抗を、 主コイル部 IV! 〇の磁束が通る磁路の磁気抵抗よりも大きくすることができる。 図 5八のよ うな 3相の 2次コイル 2 1 2においても、 3つのコイル 2 1 2 V, 2 1 2リ , 2 1 2 の相互インダクタンスが相間で不平衡になり、 電力脈動の原因と なり得る。 このような相互インダクタンスの不平衡は、 前述した図 2八の例 に示したように、 3つのコイル 2 1 2 V, 2 1 2リ, 2 1 2 の巻き方が配 列順に逆方向となっている場合には特に顕著である。 そこで、 コイルエンド 〇 6を磁性体ヨーク 2 1 4の外側に配置してコイルエンド 0 6の磁束が通る 磁路の磁気抵抗を高めれば、 相互インダクタンスの不平衡を低減して電力脈 動を小さくすることが可能である。 このような効果は、 2次コイル 2 1 2の 相数が 3を超える場合にも得られる。
[0029] 図 4巳および図 5巳で説明したように、 コイルエンド〇 6の磁束が通る磁 路の磁気抵抗を主コイル部 IV!〇の磁束が通る磁路の磁気抵抗よりも大きくす れば、 電力脈動の少ない給電を行うことが可能である。 なお、 図 4巳および 図 5巳の例では、 コイルエンド〇 6を磁性体ヨーク 2 1 4の外側に配置して いたが、 これ以外の構成によって 「コイルエンド 0 6の磁束が通る磁路の磁 気抵抗が、 主コイル部1\/1〇の磁束が通る磁路の磁気抵抗よりも大きい」 とい う特性を実現してもよい。 例えば、 コイルエンド〇 6の一部又は全部に磁気 シールド部材を巻き付けることによって、 「コイルエンド 0 6の磁束が通る 磁路の磁気抵抗が、 主コイル部 IV!〇の磁束が通る磁路の磁気抵抗よりも大き い」 という特性を実現することが可能である。
[0030] 図 6に示すように、 3相の 2次コイル 2 1 2を磁性体ヨーク 2 1 4の表面 に垂直な方向から観察したとき、 3つのコイル 2 1 2 V, 2 1 2リ, 2 1 2 \¥02020/174900 10 卩(:170? 2020 /000879
のうちの中央に存在する特定の相のコイル 2 1 2リの幅\^/リを、 他の相の コイル 2 1 2 V, 2 1 2 の幅 , よりも小さく設定してもよい。 こ こで、 「コイルの幅」 とは、 車両 200の幅方向ソに測ったコイルの寸法を 意味する。 前述した図 5巳の例では、 車両 200の進行方向 Xに沿った II相 コイル 2 1 2リと V相コイル 2 1 2 Vの間の距離、 及び、 II相コイル 2 1 2 リと 相コイル 2 1 2 の間の距離よりも、 V相コイル 2 1 2 Vと 相コイ ル 2 1 2 の間の距離の方が長い。 このため、 V相/ 相間の相互インダク タンス IV! V が、 他の相互インダクタンス1\/1リ V, 1\/1\«リよりも小さくなり 、 相互インダクタンスのバランスが悪いために電力脈動の原因となる。 これ に対して、 図 6に示すように、 中央に存在する特定の相のコイル 2 1 2リの 幅 リを他の相のコイル 2 1 2 V, 2 1 2 の幅\^/ , よりも小さくす れば、 相互インダクタンス1\/1リ V,
Figure imgf000012_0001
が小さくなるので、 3つの相互イ ンダクタンス |\/|リ V , 1\/1 \«, IV! リがほぼ等しくなるようにバランスさせ ることができ、 電力脈動を小さくすることが可能である。 このような効果は 、 2次コイル 2 1 2の相数が 3を超える場合にも得られる。
[0031] 図 7に示すように、 磁性体ヨーク 2 1 4の裏面側に磁気シールド 2 1 6を 設けるようにしてもよい。 ここで、 磁性体ヨーク 2 1 4の対向する 2つの主 面のうち、 コイル 2 1 2 V , 2 1 2リ, 2 1 2 が配置されている側の主面 を 「表面」 と呼び、 その反対側の主面を 「裏面」 と呼ぶ。 磁気シールド 2 1 6は、 磁性体ヨーク 2 1 4よりも表面積が大きなシート状の部材であること が好ましい。 図 7の構成では、 各コイル 2 1 2 V , 2 1 2リ, 2 1 2 のコ イルエンド 06が磁性体ヨーク 2 1 4の外側に設けられている点では、 前述 した図 5巳の例と同じである。 但し、 図 7の例では更に、 3個のコイル 2 1 2 V , 2 1 2リ, 2 1 2 は、 車両 200の幅方向ソに互いにずれて配置さ れているという特徴がある。 このようなコイル配置を採用すれば、 3つの相 互インダクタンス1\/1リ , 1\/1 \«,
Figure imgf000012_0002
リを更にバランスさせることができ
、 電力脈動を更に小さくすることが可能である。
[0032] 図 8八に示すように、 コイルエンド〇㊀を磁性体ヨーク 2 1 4の外側にお \¥0 2020/174900 1 1 卩(:170? 2020 /000879
いて磁気シールド 2 1 6に向かう方向に折り曲げるようにしても良い。 この 構成では、 コイルエンド 0 6の磁束が通る磁路の磁気抵抗が更に大きくなる ので、 3つの相互インダクタンス1\/1リ V , 1\/1 \« , 1\/1 \«リを更にバランスさ せることができ、 電力脈動を更に小さくすることが可能である。
[0033] 図 8巳に示すように、 磁性体ヨーク 2 1 4の外側において、 磁気シールド
2 1 6の両端をコイルエンド〇㊀に向かう方向に折り曲げるようにしても良 い。 この構成においても、 図 8八の構成と同様に、 コイルエンド〇㊀の磁束 が通る磁路の磁気抵抗が更に大きくなるので、 3つの相互インダクタンス1\/1 リ , 1\/1 \« ,
Figure imgf000013_0001
リを更にバランスさせることができ、 電力脈動を更に小 さくすることが可能である。
[0034] 図 9に示すように、 3相の 2次コイル 2 1 2において、 車両 2 0 0の幅方 向 Vに沿って測った各コイル 2 1 2 V, 2 1 2リ, 2 1 2 の幅 , リ , \ZVvvが、 車両 2 0 0の前後方向 Xに沿った配列順に徐々に増加するように 構成されていても良い。 図 9の例では、 車両 2 0 0の前後方向 Xに沿った配 列順は、 V相コイル 2 1 2 V, II相コイル 2 1 2 リ , 相コイル 2 1 2 の 順である。 従って、 コイルの幅もこの順に従って増加している。 通常良く採 用される構成では、 各相のコイルが同一の形状を有する。 しかし、 このよう な通常の構成では、 コイル同士が鎖状に交差してしまうので、 製造性が低い という問題がある。 一方、 図 9に示すように、 車両 2 0 0の幅方向ソに沿っ て測った各コイルの幅 , リ, が、 車両 200の前後方向 Xに沿っ た配列順に徐々に増加するように構成されていれば、 コイル同士を鎖状に交 差させる必要が無いので、 製造性が高まるという利点がある。
[0035] 図 9に示す構成では、 更に、 車両 2 0 0の前後方向父に沿って測った各コ イルの長さ(- V, !_リ, !_ が、 車両 2 0 0の前後方向父に沿った配列順に 徐々に減少するように構成されている、 という特徴も有している。 このよう な構成を採用すれば、 上述した他のコイル構成でも相間の相互インダクタン スを十分にバランスさせることができない場合にも、 各コイルの長さ !_ V,
!_リ, !_ を調整することによって相互インダクタンスをバランスさせるこ \¥0 2020/174900 12 卩(:170? 2020 /000879
とができ、 電力脈動を小さくできるという利点がある。
[0036] なお、 図 9で説明した各コイルの幅 , リ, に関する特徴と、 各 コイルの長さ(- V, 1_リ, 1_ に関する特徴は、 互いに独立して採用するこ とが可能である。 また、 これらの特徴的な構成は、 2次コイル 2 1 2の相数 が 3を超える場合にも適用可能である。
[0037] 本開示は、 上述の実施形態に限られるものではなく、 その趣旨を逸脱しな い範囲において種々の構成で実現することができる。 例えば、 発明の概要の 欄に記載した技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、 上述の課題 の一部又は全部を解決するために、 あるいは、 上述の効果の一部又は全部を 達成するために、 適宜、 差し替えや、 組み合わせを行うことが可能である。 また、 その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなけれ ば、 適宜、 削除することが可能である。

Claims

\¥0 2020/174900 13 卩(:170? 2020 /000879 請求の範囲
[請求項 1 ] 道路の進行方向に沿って設置された複数の 1次コイル (1 1 2) と
、 車両 (2 0 0) に搭載された 2次コイル (2 1 2) とを用いて前記 車両の走行中に前記車両に給電する走行中非接触給電システムであっ て、
IV!を 2以上の整数としたとき、 前記 2次コイルは、 IV!個のコイルで 構成された IV!相コイルであり、
前記 IV!個のコイルは、 前記車両の前後方向に沿って延びるコイルエ ンド (〇6) と、 前記車両の幅方向に沿って延びる主コイル部
Figure imgf000015_0001
) とを有しており、 前記コイルエンドの磁束が通る磁路の磁気抵抗が 、 前記主コイル部の磁束が通る磁路の磁気抵抗よりも大きくなるよう に構成されている、 走行中非接触給電システム。
[請求項 2] 請求項 1 に記載の走行中非接触給電システムであって、
前記 2次コイルには磁性体ヨーク (2 1 4) が設けられており、 前記 IV!個のコイルを前記磁性体ヨークの表面に垂直な方向から観察 したとき、 前記コイルエンドは前記磁性体ヨークの外側に配置されて いる、 走行中非接触給電システム。
[請求項 3] 請求項 2に記載の走行中非接触給電システムであって、
前記磁性体ヨークは、 前記 IV!個のコイルが配置されている表面と、 前記表面と反対側の裏面とを有し、
前記 2次コイルは、 前記磁性体ヨークの前記裏面に配置された磁気 シールド (2 1 6) を含み、 前記磁気シールドは前記磁性体ヨークよ りも大きな表面積を有し、
前記コイルエンドは前記磁性体ヨークの外側において、 前記磁気シ —ルドに向かう方向に折り曲げられている、 走行中非接触給電システ ム〇
[請求項 4] 請求項 2に記載の走行中非接触給電システムであって、
前記磁性体ヨークは、 前記 IV!個のコイルが配置されている表面と、 \¥0 2020/174900 14 卩(:170? 2020 /000879
前記表面と反対側の裏面とを有し、
前記 2次コイルには、 前記磁性体ヨークの前記裏面に配置された磁 気シールド (2 1 6) が設けられており、 前記磁気シールドは前記磁 性体ヨークよりも大きな表面積を有し、
前記磁気シールドは前記磁性体ヨークの外側において、 前記コイル エンドに向かう方向に折り曲げられている、 走行中非接触給電システ ム〇
[請求項 5] 請求項 2〜 4のいずれか一項に記載の走行中非接触給電システムで あって、
前記 IV!個のコイルは、 前記車両の幅方向に互いにずれて配置されて いる、 走行中非接触給電システム。
[請求項 6] 請求項 1〜 5のいずれか一項に記載の走行中非接触給電システムで あって、
前記 IV!個のコイルは、 前記車両の幅方向に沿って測った各コイルの 幅が、 前記車両の前後方向に沿った配列順に徐々に増加するように構 成されている、 走行中非接触給電システム。
[請求項 7] 請求項 1〜 6のいずれか一項に記載の走行中非接触給電システムで あって、
前記 IV!個のコイルは、 前記車両の前後方向に沿って測った各コイル の長さが、 前記車両の前後方向に沿った配列順に徐々に減少するよう に構成されている、 走行中非接触給電システム。
[請求項 8] 請求項 1〜 4のいずれか一項に記載の走行中非接触給電システムで あって、
前記 IV!は 3以上の整数であり、
前記車両の前後方向に沿って並ぶ前記 IV!個のコイルのうちの中央に 存在する特定相のコイルは、 他の相のコイルよりも前記車両の幅方向 に沿って測ったコイルの幅が小さく設定されている、 走行中非接触給 電システム。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112895927B (zh) * 2021-02-01 2022-05-10 中车青岛四方车辆研究所有限公司 用于稳定动态无线供电输出功率的方法、装置和存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011200052A (ja) * 2010-03-23 2011-10-06 Toyota Central R&D Labs Inc 給電装置
JP2014230474A (ja) * 2013-05-27 2014-12-08 昭和電線デバイステクノロジー株式会社 非接触給電システム
WO2017046946A1 (ja) * 2015-09-18 2017-03-23 富士機械製造株式会社 非接触給電装置
JP2017521984A (ja) * 2014-04-18 2017-08-03 クアルコム,インコーポレイテッド 複数の車両パッド用のベースアレイネットワーク設計

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006335289A (ja) * 2005-06-03 2006-12-14 National Traffic Safety & Environment Laboratory 電気駆動車への給電方法及び装置
CN101828157B (zh) * 2007-10-17 2014-08-27 捷通国际有限公司 膝上型电脑和便携电子装置无线电源系统
JP5504333B2 (ja) * 2010-03-04 2014-05-28 本田技研工業株式会社 電気自動車
US10112495B2 (en) * 2015-07-27 2018-10-30 Ford Global Technologies, Llc Vehicle wireless charging system including an inverter to control a voltage input to a vehicle power converter
US10538165B2 (en) * 2015-09-22 2020-01-21 Ford Global Technologies, Llc Parameter estimation of loosely coupled transformer
JP6577545B2 (ja) * 2017-09-15 2019-09-18 ファナック株式会社 三相変圧器
US20180250999A1 (en) * 2018-05-07 2018-09-06 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Suspension system and method for controlling suspension system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011200052A (ja) * 2010-03-23 2011-10-06 Toyota Central R&D Labs Inc 給電装置
JP2014230474A (ja) * 2013-05-27 2014-12-08 昭和電線デバイステクノロジー株式会社 非接触給電システム
JP2017521984A (ja) * 2014-04-18 2017-08-03 クアルコム,インコーポレイテッド 複数の車両パッド用のベースアレイネットワーク設計
WO2017046946A1 (ja) * 2015-09-18 2017-03-23 富士機械製造株式会社 非接触給電装置

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