JP5270015B1 - 給電装置、受電装置及び給電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】給電部の受電部に対向する筐体面の少なくとも一部、または受電部の給電部に対向する筐体面の少なくとも一部を傾斜させることにより、筐体面上に存在する異物を貫く磁束を低減させ、異物が給電中に加熱されて高温度になることを抑制すること。
【解決手段】給電部103は、車輌に設けられた受電部153に対して電磁誘導を利用して非接触で給電する。給電コイル103aは、リング状であり、受電部153と対向して受電部153に対して給電する。筐体103bは、給電コイル103aを収納する。筐体103bは、給電コイル103aを受電部153の方向に向かって筐体103bに投影した際に給電コイル103aが投影される部分に、給電コイル103aの径方向において給電コイル103aの外周212に向かって徐々に給電コイル103aに近づくような傾斜となる傾斜部202を有する。
【選択図】図3
【解決手段】給電部103は、車輌に設けられた受電部153に対して電磁誘導を利用して非接触で給電する。給電コイル103aは、リング状であり、受電部153と対向して受電部153に対して給電する。筐体103bは、給電コイル103aを収納する。筐体103bは、給電コイル103aを受電部153の方向に向かって筐体103bに投影した際に給電コイル103aが投影される部分に、給電コイル103aの径方向において給電コイル103aの外周212に向かって徐々に給電コイル103aに近づくような傾斜となる傾斜部202を有する。
【選択図】図3
Description
本発明は、車輌に設けられた受電部に対して電磁誘導を利用して非接触で給電する給電装置、受電装置及び給電システムに関する。
従来、非接触の給電装置としては、地面に設置され、車輌に搭載されている受電部に給電するものが知られている(例えば、特許文献1)。
特許文献1では、送電ユニットと受電ユニットの2つのユニットを備える。送電ユニットは、リング状の送電コイルを収納し、駐車スペース等の車輌が停止する位置の路面側に設けられている。受電ユニットは、リング状の受電コイルを収納し、車輌の底面の、地面に設置された送電ユニットと対向する位置に設けられている。送電ユニットの受電ユニットに対向する筐体(樹脂カバー)面は、送電コイルの径方向と平行に形成されている。
しかしながら、従来の給電装置においては、送電ユニットの受電ユニットに対向する筐体面は送電コイルの径方向と平行であるため、送電ユニットの受電ユニットに対向する筐体面上に異物が存在する場合に、異物に対して多くの磁束が貫くことにより異物が給電中に加熱されて高温度になるという問題がある。
本発明の目的は、給電部の受電部に対向する筐体面の少なくとも一部、または受電部の給電部に対向する筐体面の少なくとも一部を傾斜させることにより、筐体面上に存在する異物を貫く磁束を低減させ、異物が給電中に加熱されて高温度になることを抑制することができる給電装置、受電装置及び給電システムを提供することである。
本発明の給電装置は、車輌に設けられた受電部に対して非接触で給電する給電装置であって、前記受電部の受電コイルに対して給電する中空のリング状の給電コイルと、前記給電コイルを収納する筐体と、を具備し、前記筐体は、前記給電コイルの中心軸と交わるとともに前記給電コイルの径方向に平坦な平坦部と、前記平坦部の端部から前記給電コイルの外周に向かって徐々に前記給電コイルに近づくように傾斜する傾斜部と、を有し、前記平坦部は、前記給電コイルの中空部を前記給電コイルの中心軸方向に前記筐体に投影してなる第1投影領域の少なくとも一部にかけて形成され、前記傾斜部は、前記給電コイルを前記給電コイルの中心軸方向に前記筐体に投影してなる第2投影領域の少なくとも一部にかけて形成され、平面を有する異物が前記傾斜部の上に前記平面で接して存在する場合、前記傾斜部は、前記異物の平面が前記給電コイルの径方向に対して所定の角度で傾斜した状態にする、構成を採る。
本発明の受電装置は、車輌に設けられ、給電部から非接触で給電を受ける受電装置であって、前記給電部の給電コイルから給電を受ける中空のリング状の受電コイルと、前記受電コイルを収納する筐体と、を具備し、前記筐体は、前記受電コイルの中心軸と交わるとともに前記受電コイルの径方向に平坦な平坦部と、前記平坦部の端部から前記受電コイルの外周に向かって徐々に前記受電コイルに近づくように傾斜する傾斜部と、を有し、前記平坦部は、前記受電コイルの中空部を前記受電コイルの中心軸方向に前記筐体に投影してなる第1投影領域の少なくとも一部にかけて形成され、前記傾斜部は、前記受電コイルを前記受電コイルの中心軸方向に前記筐体に投影してなる第2投影領域の少なくとも一部にかけて形成される、構成を採る。
本発明の給電システムは、車輌に設けられた受電装置と、前記受電装置に対して非接触で給電する給電装置とを具備する給電システムであって、前記受電装置は、前記給電装置の給電コイルから給電を受ける中空のリング状の受電コイルと、前記受電コイルを収納する受電側筐体と、を具備し、前記給電装置は、前記受電装置の受電コイルに対して給電する中空のリング状の給電コイルと、前記給電コイルを収納する給電側筐体と、を具備し、前記受電側筐体は、前記受電コイルの中心軸と交わるとともに前記受電コイルの径方向に平坦な受電側平坦部と、前記受電側平坦部の端部から前記受電コイルの外周に向かって徐々に前記受電コイルに近づくように傾斜する受電側傾斜部と、を有し、前記受電側平坦部は、前記受電コイルの中空部を前記受電コイルの中心軸方向に前記筐体に投影してなる第1投影領域の少なくとも一部にかけて形成され、前記受電側傾斜部は、前記受電コイルを前記受電コイルの中心軸方向に前記筐体に投影してなる第2投影領域の少なくとも一部にかけて形成され、前記給電側筐体は、前記給電コイルの中心軸と交わるとともに前記給電コイルの径方向に平坦な給電側平坦部と、前記給電側平坦部の端部から前記給電コイルの外周に向かって徐々に前記給電コイルに近づくように傾斜する給電側傾斜部と、を有し、前記給電側平坦部は、前記給電コイルの中空部を前記給電コイルの中心軸方向に前記筐体に投影してなる第3投影領域の少なくとも一部にかけて形成され、前記給電側傾斜部は、前記給電コイルを前記給電コイルの中心軸方向に前記筐体に投影してなる第4投影領域の少なくとも一部にかけて形成される、構成を採る。
本発明によれば、給電部の受電部に対向する筐体面の少なくとも一部、または受電部の給電部に対向する筐体面の少なくとも一部を傾斜させることにより、筐体面上に存在する異物を貫く磁束を低減させ、異物が給電中に加熱されて高温度になることを抑制することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
<充電システムの構成>
図1は、本発明の実施の形態1における充電システム10の構成を示すブロック図である。
<充電システムの構成>
図1は、本発明の実施の形態1における充電システム10の構成を示すブロック図である。
充電システム10は、給電装置100、車輌150、蓄電池154及び充電装置170を有する。
給電装置100は、給電部103が地表gから露出するように地面上に設置もしくは埋設される。給電装置100は、例えば駐車スペースに設けられ、車輌150の駐車中に、受電部153に対向して充電装置170に対して給電する。なお、給電装置100の構成については後述する。
車輌150は、蓄電池154及び充電装置170を有し、蓄電池154を動力源として走行する。車輌150は、例えば、HEV(Hybrid Electric Vehicle)、PEV(Plug-in Electric Vehicle)またはEV(Electric Vehicle)といった蓄電池154の電力で走行する自動車である。
蓄電池154は、充電装置170により供給される電力を蓄える。
充電装置170は、車両側制御部151及び受電装置160を有し、給電装置100から給電される電力を蓄電池154に供給する。なお、充電装置170の構成の詳細については後述する。
車輌側制御部151は、受電装置160に対して、充電に伴う各種処理または充電停止に伴う各種処理を行うように制御する。
受電装置160は、車輌側制御部151の制御に従って、給電装置100から供給された電力を蓄電池154に供給する。なお、受電装置160の構成については後述する。
<給電装置の構成>
給電装置100は、給電側通信部101と、給電側制御部102と、給電部103とを有する。
給電装置100は、給電側通信部101と、給電側制御部102と、給電部103とを有する。
給電側通信部101は、車輌側通信部152からの給電開始信号または給電停止信号を受信する。給電側通信部101は、受信した給電開始信号または給電停止信号を給電側制御部102に出力する。
給電側制御部102は、給電側通信部101から入力した給電開始信号に従って、給電部103に対して給電を開始するように制御する。給電側制御部102は、給電側通信部101から入力した給電停止信号に従って、給電部103に対して給電を停止するように制御する。
給電部103は、給電コイル103aを有する。給電部103は、給電側制御部102の制御に従って、給電コイル103aに所定の周波数の電流を供給することにより、電磁誘導を利用して受電部153に給電する。この給電は、例えば、電磁誘導方式、もしくは磁気共鳴方式にて行われる。なお、給電部103の構成の詳細については後述する。
<受電装置の構成>
受電装置160は、車輌側通信部152及び受電部153を有する。
受電装置160は、車輌側通信部152及び受電部153を有する。
車輌側通信部152は、車輌側制御部151の制御に従って、充電開始信号または充電停止信号を生成し、生成した充電開始信号または充電停止信号を給電側通信部101に送信する。
受電部153は、車輌150の底部に設けられ、受電コイル153aを有するとともに、蓄電池154を充電する際に、給電部103と非接触状態で対向する。受電部153は、車輌側制御部151の制御に従って、給電部103から受電コイル153aに給電された電力を蓄電池154に供給する。
<給電部の構成>
図2は、給電部103の斜視図である。図3は、図2のA−A線断面図である。
図2は、給電部103の斜視図である。図3は、図2のA−A線断面図である。
給電部103は、給電コイル103a(図3参照)及び筐体103bを有する。
給電コイル103aは、中空のリング状であり、筐体103bの内底面に載置されている。給電コイル103aは、例えば、商用の電源に接続されており、この電源から電流が供給されることにより受電部153に給電する。給電コイル103aは、例えば金属細線を巻回して形成されている。
筐体103bは、図3に示すように、中心軸P1を含む平面で切断した断面(図2のA−A線断面)が台形状であり、給電コイル103aを収納する。筐体103bは、平坦部201と傾斜部202とを有する。筐体103bは、給電コイル103aを受電部153の方向に向かって筐体103bに投影した際に、給電コイル103aが投影される部分に傾斜部202を有する。
平坦部201は、給電コイル103aの中空の部分203に対向し、かつ給電コイル103aの中心軸P1と交わるとともに、給電コイル103aの径方向に平坦になるように形成されている。平坦部201は、給電の際に受電部153に対向する。
傾斜部202は、筐体103bに設けられており、給電コイル103aの径方向において平坦部201の端部204から給電コイル103aの外周212に向かって下り傾斜、すなわち、給電コイル103aに徐々に近づくような傾斜となるように形成されている。ここで、給電コイル103aの径方向とは、給電コイル103aの中心軸P1と直交する方向である。傾斜部202は、一端が平坦部201の端部204と接続し、他端が側壁部205と接続するように形成されている。これにより、傾斜部202上に存在する異物は、給電コイル103aの径方向に対して所定の角度で傾斜した状態になる。この結果、給電中に傾斜部202上の異物が加熱されて高温度になることを防ぐことができる。なお、傾斜部202上の異物が加熱され難い理由については後述する。
因みに、本実施の形態では、車輌150の底部の受電部153へ大電力を給電するので、給電コイル103aの形状が大きくなり、給電部103と車輌150の底部とのクリアランスの関係から給電部103の筐体103bに十分な曲面を設けることはできない。そのため、筐体103b上の異物が自然落下する様な凸形状の斜面を設けることは困難である。従って、本実施の形態のように、給電部103の筐体103bの受電部153と対向する部分に、傾斜部202を形成するとともに平坦部201を形成することにより、給電部103の筐体103bの受電部153と対向する部分全体に斜面を設ける必要がなく、車輌150の底面方向の高さを抑えて給電部103と車輌150の底部とのクリアランスを保つことができる。
<筐体と磁束との関係>
図4は、本実施の形態における給電コイル103aから発生する磁束の様子を示す図である。図5は、本実施の形態における筐体103bの傾斜部202における磁束の様子を示す図である。図6は、本実施の形態の傾斜部202の代わりに平坦部を設けた場合の磁束の様子を示す図である。図7は、本実施の形態の傾斜部202の代わりに本実施の形態の傾斜部202と反対側に傾斜した傾斜部を設けた場合の磁束の様子を示す図である。
図4は、本実施の形態における給電コイル103aから発生する磁束の様子を示す図である。図5は、本実施の形態における筐体103bの傾斜部202における磁束の様子を示す図である。図6は、本実施の形態の傾斜部202の代わりに平坦部を設けた場合の磁束の様子を示す図である。図7は、本実施の形態の傾斜部202の代わりに本実施の形態の傾斜部202と反対側に傾斜した傾斜部を設けた場合の磁束の様子を示す図である。
図5において、本実施の形態の傾斜部202上に異物501が存在する場合との比較として、図6で説明する形状の筐体上に存在する異物601及び図7で説明する形状の筐体上に存在する異物701を破線で示す。
本実施の形態では、図4に示すように、給電コイル103aにより磁束B1が発生する。この時、図5に示すように、筐体103bの傾斜部202上の異物501は、発生する磁束B2に対して平行となり、異物501を貫く磁束の本数を制限することができ、給電中に異物501が高温度になることを抑制することができる。
一方、傾斜部202に代えて、図6に示すように、給電部の筐体における受電部153に対向する面の全てを、給電コイル103aの径方向に平坦な平坦部にした場合、または、図7に示すように、給電コイル103aの外周212から給電コイル103aの中心軸P1に向かって徐々に給電コイル103aに近づく傾斜となるように傾斜部を設けた場合には、図5と比べて筐体上の異物601、701を貫く磁束B3、B4が多くなる。
そのために、筐体上の異物は、図6及び図7に比べて、図5の方が高温度にならない。
また、傾斜部202は、給電コイル103aにおける中空の部分203の周囲の内縁部211と外周212との中間部213に対向していることが好ましい。その理由は、中間部213に対向する部分では、コイルが発生させる磁束に対して異物が平行となり、鎖交する磁束が少なくなるため、他の部分と比べて発熱が小さくなるからである。
<給電部の筐体上に存在する異物の温度と時間との関係>
図8は、給電中において受電部に対向する給電部の筐体上に存在する異物の温度と時間との関係を示す図である。図8において、S1は、傾斜部を設けない図6に示す形状の筐体上の異物の温度変化の時間推移を示し、S2は、本実施の形態の傾斜部202上の異物の温度変化の時間推移を示す。
図8は、給電中において受電部に対向する給電部の筐体上に存在する異物の温度と時間との関係を示す図である。図8において、S1は、傾斜部を設けない図6に示す形状の筐体上の異物の温度変化の時間推移を示し、S2は、本実施の形態の傾斜部202上の異物の温度変化の時間推移を示す。
図8より、本実施の形態では、従来に比べて、異物の温度上昇を抑制することができることが明らかである。
<本実施の形態の効果>
本実施の形態によれば、給電コイルを受電部の方向に向かって筐体に投影した際に給電コイルが投影される部分に、給電コイルの径方向において給電コイルの外周に向かって徐々に給電コイルに近づくような傾斜となる傾斜部を形成することにより、傾斜部上に存在する異物が給電中に加熱されて高温度になることを抑制することができる。
本実施の形態によれば、給電コイルを受電部の方向に向かって筐体に投影した際に給電コイルが投影される部分に、給電コイルの径方向において給電コイルの外周に向かって徐々に給電コイルに近づくような傾斜となる傾斜部を形成することにより、傾斜部上に存在する異物が給電中に加熱されて高温度になることを抑制することができる。
また、本実施の形態によれば、給電部の筐体の受電部と対向する部分に、傾斜部を形成するとともに平坦部を形成することにより、給電部の筐体の受電部と対向する部分全体に曲面を設ける必要がなく、車輌の底面方向の高さを抑えて給電部と車輌底面とのクリアランスを保つことができる。
(実施の形態2)
本実施の形態において、充電システムは、給電部103の代わりに給電部400を用いる以外は図1と同一構成であるので、その説明を省略する。
本実施の形態において、充電システムは、給電部103の代わりに給電部400を用いる以外は図1と同一構成であるので、その説明を省略する。
<給電部の構成>
図9は、給電部400の斜視図である。図10は、図9のB−B線断面図である。なお、図9及び図10において、図2及び図3と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
図9は、給電部400の斜視図である。図10は、図9のB−B線断面図である。なお、図9及び図10において、図2及び図3と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
給電部400は、給電コイル103a(図10参照)及び筐体400aを有する。
給電コイル103aは、中空のリング状であり、筐体400aの内底面に載置されている。
筐体400aは、図10に示すように、中心軸P1を含む平面で切断した断面(図9のB−B線断面)が台形状であり、給電コイル103aを収納する。筐体400aは、平坦部401と、傾斜部402と、外周部403とを有する。筐体400aは、給電コイル103aを受電部153の方向に向かって筐体400aに投影した際に、給電コイル103aが投影される部分に傾斜部402を有する。
平坦部401は、給電コイル103aの中空の部分203に対向し、かつ給電コイル103aの中心軸P1と交わるとともに、給電コイル103aの径方向に平坦になるように形成されている。平坦部401は、給電の際に受電部153に対向する。
傾斜部402は、筐体400aに設けられており、給電コイル103aの径方向において平坦部401の端部404から給電コイル103aの外周212に向かって下り傾斜、すなわち、給電コイル103aに徐々に近づくような傾斜となるように形成されている。これにより、傾斜部402上に存在する異物は、給電コイル103aの径方向に対して所定の角度で傾斜した状態になる。この結果、上記の実施の形態1と同様の理由により、給電中に傾斜部402上の異物が加熱されて高温度になることを防ぐことができる。
外周部403は、給電コイル103aの径方向に平坦であり、一端が傾斜部402と接続するとともに、他端が筐体400aの側壁部405と接続するように形成されている。外周部403の傾斜部402と接続する側は、給電コイル103aに対向する。外周部403は、給電する際に、受電部153に対向する。
なお、上記の実施の形態1と同様の理由により、傾斜部402は、給電コイル103aの中間部213に対向していることが好ましい。
<本実施の形態の効果>
本実施の形態によれば、上記の実施の形態1の効果に加えて、給電コイルの径方向の端部に平坦な外周部を設ける。これにより、傾斜部の長さを短くすることができるので、その分筐体の厚みを薄くすることができ、傾斜部上の異物の発熱を抑えた上で車体とのクリアランスを十分にとることができる。
本実施の形態によれば、上記の実施の形態1の効果に加えて、給電コイルの径方向の端部に平坦な外周部を設ける。これにより、傾斜部の長さを短くすることができるので、その分筐体の厚みを薄くすることができ、傾斜部上の異物の発熱を抑えた上で車体とのクリアランスを十分にとることができる。
(実施の形態3)
本実施の形態において、充電システムは、給電部103の代わりに給電部500を用いる以外は図1と同一構成であるので、その説明を省略する。
本実施の形態において、充電システムは、給電部103の代わりに給電部500を用いる以外は図1と同一構成であるので、その説明を省略する。
<給電部の構成>
図11は、給電部500の断面図である。なお、図11において、図3と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。また、給電部500の形状は、平坦部501、傾斜部502及び側壁部504の寸法が多少異なる以外は図2と同一形状であるので、給電部500の斜視図を省略する。また、図11は、給電部500を図2のA−A線に相当する線で切断した際の断面図である。
図11は、給電部500の断面図である。なお、図11において、図3と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。また、給電部500の形状は、平坦部501、傾斜部502及び側壁部504の寸法が多少異なる以外は図2と同一形状であるので、給電部500の斜視図を省略する。また、図11は、給電部500を図2のA−A線に相当する線で切断した際の断面図である。
給電部500は、給電コイル103a及び筐体500aを有する。
給電コイル103aは、中空のリング状であり、筐体500aの内底面に載置されている。
筐体500aは、図11に示すように、中心軸P1を含む平面で切断した断面が台形状であり、給電コイル103aを収納する。筐体500aは、平坦部501及び傾斜部502を有する。筐体500aは、給電コイル103aを受電部153の方向に向かって筐体500aに投影した際に、給電コイル103aが投影される部分に傾斜部502を有する。
平坦部501は、中央部が給電コイル103aの中空の部分203に対向するとともに、端部503が給電コイル103aに対向する。平坦部501は、給電コイル103aの中心軸P1と交わるとともに給電コイル103aの径方向に平坦になるように形成されている。平坦部501は、給電の際に受電部153に対向する。
傾斜部502は、筐体500aに設けられており、給電コイル103aの径方向において平坦部501の端部503から給電コイル103aの外周212に向かって下り傾斜、すなわち、給電コイル103aに徐々に近づくような傾斜となるように形成されている。傾斜部502は、一端が平坦部501の端部503と接続し、他端が側壁部504と接続するように形成されている。これにより、傾斜部502上に存在する異物は、給電コイル103aの径方向に対して所定の角度で傾斜した状態になる。この結果、上記の実施の形態1と同様の理由により、充電中に傾斜部502上の異物が加熱されて高温度になることを防ぐことができる。
なお、傾斜部502は、上記実施の形態1と同様の理由により、給電コイル103aの中間部213に対向していることが好ましい。
<本実施の形態の効果>
本実施の形態によれば、平坦部の内面の端部が給電コイルに対向するように平坦部を形成した。これにより、上記の実施の形態1の効果に加えて、傾斜部上の異物が発熱し易い中間部では発熱を抑えつつ、傾斜部の長さを短くすることができ、筐体の厚みを薄くすることができるとともに、車体とのクリアランスを保つことができる。
本実施の形態によれば、平坦部の内面の端部が給電コイルに対向するように平坦部を形成した。これにより、上記の実施の形態1の効果に加えて、傾斜部上の異物が発熱し易い中間部では発熱を抑えつつ、傾斜部の長さを短くすることができ、筐体の厚みを薄くすることができるとともに、車体とのクリアランスを保つことができる。
(実施の形態4)
図12は、給電部600の断面図である。なお、図12において、図3と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。また、給電部600の形状は、平坦部601、傾斜部602、平坦部603及び側壁部605の寸法が多少異なる以外は図9と同一形状であるので、給電部600の斜視図を省略する。また、図12は、給電部600を図9のB−B線に相当する線で切断した際の断面図である。
図12は、給電部600の断面図である。なお、図12において、図3と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。また、給電部600の形状は、平坦部601、傾斜部602、平坦部603及び側壁部605の寸法が多少異なる以外は図9と同一形状であるので、給電部600の斜視図を省略する。また、図12は、給電部600を図9のB−B線に相当する線で切断した際の断面図である。
給電部600は、給電コイル103a及び筐体600aを有する。
給電コイル103aは、中空のリング状であり、筐体600aの内底面に載置されている。
筐体600aは、図12に示すように、中心軸P1を含む平面で切断した断面が台形状であり、給電コイル103aを収納する。筐体600aは、平坦部601と、傾斜部602と、外周部603とを有する。筐体600aは、給電コイル103aを受電部153の方向に向かって筐体600aに投影した際に、給電コイル103aが投影される部分に傾斜部602を有する。
平坦部601は、中央部が給電コイル103aの中空の部分203に対向するとともに、端部604が給電コイル103aに対向する。平坦部601は、給電コイル103aの中心軸P1と交わるとともに給電コイル103aの径方向に平坦になるように形成されている。平坦部601は、給電の際に受電部153に対向する。
傾斜部602は、筐体600aに設けられており、給電コイル103aの径方向において平坦部601の端部604から給電コイル103aの外周212に向かって下り傾斜、すなわち、給電コイル103aに徐々に近づくような傾斜となるように形成されている。傾斜部602は、一端が平坦部601の端部604と接続し、他端が外周部603と接続するように形成されている。これにより、傾斜部602上に存在する異物は、給電コイル103aに対して所定の角度で傾斜した状態になる。この結果、上記の実施の形態1と同様の理由により、給電中に傾斜部602上の異物が加熱されて高温度になることを防ぐことができる。
外周部603は、給電コイル103aの径方向に平坦であり、一端が傾斜部602と接続するとともに、他端が側壁部605と接続するように形成されている。外周部603の傾斜部602と接続する側は、給電コイル103aと対向する。外周部603は、給電する際に、受電部153に対向する。
なお、傾斜部602は、上記実施の形態1と同様の理由により、給電コイル103aの中間部213に対向していることが好ましい。
<本実施の形態の効果>
本実施の形態によれば、給電コイルの径方向に平坦な外周部を設けるとともに、平坦部の内面の端部が給電コイルに対向するように平坦部を形成する。これにより、上記の実施の形態1の効果に加えて、傾斜部上の異物が発熱し易い中間部では発熱を抑えつつ、傾斜部の長さを短くすることができ、筐体の厚みを薄くすることができるとともに、車体とのクリアランスを保つことができる。
本実施の形態によれば、給電コイルの径方向に平坦な外周部を設けるとともに、平坦部の内面の端部が給電コイルに対向するように平坦部を形成する。これにより、上記の実施の形態1の効果に加えて、傾斜部上の異物が発熱し易い中間部では発熱を抑えつつ、傾斜部の長さを短くすることができ、筐体の厚みを薄くすることができるとともに、車体とのクリアランスを保つことができる。
(実施の形態5)
図13は、本発明の実施の形態5に係る給電システム1100の構成を示す図である。なお、図13において、図2及び図3と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実施の形態における充電システムは、受電部153の代わりに受電部700を用いる以外は図1と同一構成であるので、その説明を省略する。
図13は、本発明の実施の形態5に係る給電システム1100の構成を示す図である。なお、図13において、図2及び図3と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実施の形態における充電システムは、受電部153の代わりに受電部700を用いる以外は図1と同一構成であるので、その説明を省略する。
<受電部の構成>
受電部700は、受電コイル700a及び筐体700bを有する。
受電部700は、受電コイル700a及び筐体700bを有する。
受電コイル700aは、中空のリング状であり、筐体700bの内天面に接した状態で筐体700bに収納されている。受電コイル700aは、例えば金属細線を巻回して形成されている。
筐体700bは、図13に示すように中心軸P1を含む平面で切断した断面が台形状であり、受電コイル700aを収納する。筐体700bは、平坦部701と傾斜部702とを有する。筐体700bは、受電コイル700aを給電部103の方向に向かって筐体700bに投影した際に、受電コイル700aが投影される部分に傾斜部702を有する。
平坦部701は、受電コイル700aの中空の部分703に対向し、かつ受電コイル700aの中心軸P1と交わるとともに、受電コイル700aの径方向(中心軸P1に対して直交する方向)に平坦になるように形成されている。平坦部701は、給電を受ける際に給電部103に対向する。
傾斜部702は、筐体700bに設けられており、受電コイル700aの径方向において平坦部701の端部704から受電コイル700aの外周712に向かって受電コイル700aに徐々に近づくような傾斜となるように形成されている。傾斜部702は、一端が平坦部701の端部704と接続し、他端が側壁部705と接続するように形成されている。
また、傾斜部702は、受電コイル700aにおける中空の部分703の周囲の内縁部711と外周712との中間部713に対向していることが好ましい。その理由は、中間部713に対向する部分では、コイルが発生させる磁束に対して異物が平行となり、鎖交する磁束が少なくなるため、他の部分と比べて発熱が小さくなるからである。
<異物の発熱について>
図14は、本実施の形態における給電コイル103a及び受電コイル700aから発生する磁束の様子を示す図である。
図14は、本実施の形態における給電コイル103a及び受電コイル700aから発生する磁束の様子を示す図である。
給電効率を向上させるためには、図13及び図14に示すように、給電部103と受電部700とを近づける必要がある。給電部103と受電部700とを近づけた際に、給電部103の筐体103bと受電部700の筐体700bとの間に異物1401が挟まり、筐体700bの傾斜部702上に異物1401が張り付いたような状態となる可能性がある。
この場合、本実施の形態では、電部700に傾斜部702を設けたので、傾斜部702上に存在する異物1401は、受電コイル700aの径方向に対して傾斜した状態になる。これにより、図14に示すように、B4が異物1401を貫く量が小さくなるため、異物1401が加熱されて高温度になることを防ぐことができる。
<筐体の設計>
図15は、本実施の形態における給電コイル103a及び受電コイル700aの周辺にできる磁束の分布を示す図である。図15において、磁束を表している線の長さが長いほど磁場が強いことを示している。また、図15において、矢印M1、M2、M3、M4、M5、M6は、異物が筐体に載りうる側における磁場の強い位置の磁束の向きを示している。なお、図15において異物が筐体に載らない側でも磁場の強い位置が存在するが、図15では異物が筐体に載らない側における矢印の記載を省略している。
図15は、本実施の形態における給電コイル103a及び受電コイル700aの周辺にできる磁束の分布を示す図である。図15において、磁束を表している線の長さが長いほど磁場が強いことを示している。また、図15において、矢印M1、M2、M3、M4、M5、M6は、異物が筐体に載りうる側における磁場の強い位置の磁束の向きを示している。なお、図15において異物が筐体に載らない側でも磁場の強い位置が存在するが、図15では異物が筐体に載らない側における矢印の記載を省略している。
筐体103bの傾斜部202の傾きは、傾斜部202上の異物を通過する磁束が少なくなるように設計されている。また、筐体700bの傾斜部702の傾きは、傾斜部702上の異物を通過する磁束が少なくなるように設計されている。
具体的には、給電コイル103a及び受電コイル700aに流れる電流分布の変化から、マクスウェルの方程式を用いて、給電コイル103a及び受電コイル700aの周辺の空間内の各点の磁束密度の大きさ及び向きを求めることができる。即ち、図15に示すような磁束の分布を求めることができる。これより、矢印M4、M5、M6に沿って傾斜する傾斜部202を有する筐体103aを設計するとともに、矢印M1、M2、M3に沿って傾斜する傾斜部702を有する筐体700bを設計する。
なお、上記実施の形態1〜実施の形態4においても、給電側の筐体は、上記の方法により設計する。
<本実施の形態の効果>
本実施の形態によれば、受電効率を向上させるために受電部と給電部とを近づけた場合においても、受電部に形成された傾斜部上に存在する異物は、受電コイルの径方向に対して傾いた状態になる。これにより、上記の実施の形態1の効果に加えて、給電効率を向上させるために給電部と受電部とを近づける場合においても、異物が加熱されて高温度になることを防ぐことができる。
本実施の形態によれば、受電効率を向上させるために受電部と給電部とを近づけた場合においても、受電部に形成された傾斜部上に存在する異物は、受電コイルの径方向に対して傾いた状態になる。これにより、上記の実施の形態1の効果に加えて、給電効率を向上させるために給電部と受電部とを近づける場合においても、異物が加熱されて高温度になることを防ぐことができる。
<本実施の形態の変形例>
本実施の形態において、給電部を図2及び図3と同一構成にしたが、本発明はこれに限らず、給電部を図9〜図12の何れかと同一構成にすることができる。この際、受電部における傾斜部は、給電部に形成されている傾斜部と対向する位置に設けられる。
本実施の形態において、給電部を図2及び図3と同一構成にしたが、本発明はこれに限らず、給電部を図9〜図12の何れかと同一構成にすることができる。この際、受電部における傾斜部は、給電部に形成されている傾斜部と対向する位置に設けられる。
(実施の形態6)
図16は、本発明の実施の形態6に係る充電システム1200の構成を示す図である。なお、図16において、図2及び図13と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。また、異物の発熱が抑制される理由は、上記実施の形態5と同様であるので、その説明を省略する。また、本実施の形態における充電システムは、受電部153の代わりに受電部700を用いる以外は図1と同一構成であるので、その説明を省略する。
図16は、本発明の実施の形態6に係る充電システム1200の構成を示す図である。なお、図16において、図2及び図13と同一構成である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。また、異物の発熱が抑制される理由は、上記実施の形態5と同様であるので、その説明を省略する。また、本実施の形態における充電システムは、受電部153の代わりに受電部700を用いる以外は図1と同一構成であるので、その説明を省略する。
<可動部の構成>
可動部800は、筐体801、モータ802及び支柱部803a、803bを有している。
可動部800は、筐体801、モータ802及び支柱部803a、803bを有している。
筐体801は、地表gに設置され、モータ802及び支柱部803a、803bを収納している。筐体801の天面は給電部103の底面と接している。
モータ802は、例えば、商用の電源から電力の供給を受けて、支柱部803a、803bを可動させる。
支柱部803aは、モータ802により時計方向に回転して、筐体801を介して給電部103を上方に持ち上げる。支柱部803aは、モータ802により反時計方向に回転して、筐体801を介して給電部103を下方に降下させる。
支柱部803bは、モータ802の駆動力により反時計方向に回転して、筐体801を介して給電部103を上方に持ち上げる。支柱部803bは、モータ802の駆動力により時計方向に回転して、筐体801を介して給電部103を下方に降下させる。
<給電部及び可動部の動作>
可動部800は、給電部103により給電する際には、支柱部803a、803bをモータ802により可動させることにより、給電部103を上方に上昇させる。これにより、給電部103と受電部700とは接近し、効率よく給電することができる。
可動部800は、給電部103により給電する際には、支柱部803a、803bをモータ802により可動させることにより、給電部103を上方に上昇させる。これにより、給電部103と受電部700とは接近し、効率よく給電することができる。
この際に、給電部103の傾斜部202と受電部700の傾斜部702との間に挟まった異物は、筐体700bに張り付いたような状態となる可能性がある。従って、給電中に傾斜部202と傾斜部702との間に挟まった異物が加熱されて高温度になることを防ぐことができる。
一方、可動部800は、給電部103による給電を終了した後に、支柱部803a、803bをモータ802の駆動力により可動させて、給電部103を下方に降下させる。これにより、給電部103と受電部700とは離れて、車輌150を安全に移動させることができる。
なお、受電側及び給電側の筐体は、上記実施の形態5で説明した方法と同様の方法により設計することができる。
<本実施の形態の効果>
本実施の形態によれば、上記の実施の形態1及び実施の形態5の効果に加えて、給電部を可動させるので、異物が加熱されて高温度になることを防いで効率よく給電することができるとともに、給電が終了した後には車輌を安全に移動させることができる。
本実施の形態によれば、上記の実施の形態1及び実施の形態5の効果に加えて、給電部を可動させるので、異物が加熱されて高温度になることを防いで効率よく給電することができるとともに、給電が終了した後には車輌を安全に移動させることができる。
<本実施の形態の変形例>
本実施の形態において、給電部を図2と同一構成にしたが、本発明はこれに限らず、給電部を図8〜図10の何れかと同一構成にすることができる。この際、受電部における傾斜部は、給電部に形成されている傾斜部と対向する位置に設けられる。
本実施の形態において、給電部を図2と同一構成にしたが、本発明はこれに限らず、給電部を図8〜図10の何れかと同一構成にすることができる。この際、受電部における傾斜部は、給電部に形成されている傾斜部と対向する位置に設けられる。
<全ての実施の形態に共通の変形例>
上記実施の形態1〜実施の形態5において、給電部の筐体の形状または受電部の筐体の形状を円錐の上部を平面で切り取ったような形状にしたが、本発明はこれに限らず、多角錐の上部を平面で切り取ったような形状でもよい。
上記実施の形態1〜実施の形態5において、給電部の筐体の形状または受電部の筐体の形状を円錐の上部を平面で切り取ったような形状にしたが、本発明はこれに限らず、多角錐の上部を平面で切り取ったような形状でもよい。
また、上記実施の形態1〜実施の形態5において、給電部の筐体の受電部に対向する側の一部または受電部の筐体の給電部に対向する側の一部に傾斜部を設けたが、本発明はこれに限らず、給電部の筐体の受電部に対向する側の全部または受電部の筐体の給電部に対向する側の全部に傾斜部を設けてもよい。給電部の筐体の受電部に対向する側の全部または受電部の筐体の給電部に対向する側の全部に傾斜部を設けることにより、異物が加熱されて高温度になることを確実に防ぐことができる。
本発明にかかる給電装置、受電装置及び給電システムは、車輌に設けられた受電部に対して非接触で給電するのに好適である。
103 給電部
103a 給電コイル
103b 筐体
153 受電部
201 平坦部
202 傾斜部
203 中空の部分
204 端部
205 側壁部
211 内縁部
212 外周
213 中間部
103a 給電コイル
103b 筐体
153 受電部
201 平坦部
202 傾斜部
203 中空の部分
204 端部
205 側壁部
211 内縁部
212 外周
213 中間部
Claims (8)
- 車輌に設けられた受電部に対して非接触で給電する給電装置であって、
前記受電部の受電コイルに対して給電する中空のリング状の給電コイルと、
前記給電コイルを収納する筐体と、
を具備し、
前記筐体は、
前記給電コイルの中心軸と交わるとともに前記給電コイルの径方向に平坦な平坦部と、
前記平坦部の端部から前記給電コイルの外周に向かって徐々に前記給電コイルに近づくように傾斜する傾斜部と、
を有し、
前記平坦部は、前記給電コイルの中空部を前記給電コイルの中心軸方向に前記筐体に投影してなる第1投影領域の少なくとも一部にかけて形成され、
前記傾斜部は、前記給電コイルを前記給電コイルの中心軸方向に前記筐体に投影してなる第2投影領域の少なくとも一部にかけて形成され、
平面を有する異物が前記傾斜部の上に前記平面で接して存在する場合、前記傾斜部は、前記異物の平面が前記給電コイルの径方向に対して所定の角度で傾斜した状態にする、
給電装置。 - 前記傾斜部は、前記給電コイルの内縁と外周との中間の円を前記給電コイルの中心軸方向に前記筐体に投影してなる円を含むように形成される、
請求項1記載の給電装置。 - 前記平坦部の径は、前記給電コイルの中空部の径より大きく、前記給電コイルの内縁と外周との中間の円の径より小さい、
請求項1記載の給電装置。 - 前記給電コイルの径方向に平坦な外周部を有し、
前記外周部の一端が前記傾斜部と接続される
請求項1記載の給電装置。 - 車輌に設けられ、給電部から非接触で給電を受ける受電装置であって、
前記給電部の給電コイルから給電を受ける中空のリング状の受電コイルと、
前記受電コイルを収納する筐体と、
を具備し、
前記筐体は、
前記受電コイルの中心軸と交わるとともに前記受電コイルの径方向に平坦な平坦部と、
前記平坦部の端部から前記受電コイルの外周に向かって徐々に前記受電コイルに近づくように傾斜する傾斜部と、
を有し、
前記平坦部は、前記受電コイルの中空部を前記受電コイルの中心軸方向に前記筐体に投影してなる第1投影領域の少なくとも一部にかけて形成され、
前記傾斜部は、前記受電コイルを前記受電コイルの中心軸方向に前記筐体に投影してなる第2投影領域の少なくとも一部にかけて形成される、
受電装置。 - 前記傾斜部は、前記受電コイルの内縁と外周との中間の円を前記受電コイルの中心軸方向に前記筐体に投影してなる円を含むように形成される、
請求項5記載の受電装置。 - 前記平坦部の径は、前記受電コイルの中空部の径より大きく、前記受電コイルの内縁と外周との中間の円の径より小さい、
請求項5記載の受電装置。 - 車輌に設けられた受電装置と、前記受電装置に対して非接触で給電する給電装置とを具備する給電システムであって、
前記受電装置は、
前記給電装置の給電コイルから給電を受ける中空のリング状の受電コイルと、
前記受電コイルを収納する受電側筐体と、
を具備し、
前記給電装置は、
前記受電装置の受電コイルに対して給電する中空のリング状の給電コイルと、
前記給電コイルを収納する給電側筐体と、
を具備し、
前記受電側筐体は、
前記受電コイルの中心軸と交わるとともに前記受電コイルの径方向に平坦な受電側平坦部と、
前記受電側平坦部の端部から前記受電コイルの外周に向かって徐々に前記受電コイルに近づくように傾斜する受電側傾斜部と、
を有し、
前記受電側平坦部は、前記受電コイルの中空部を前記受電コイルの中心軸方向に前記筐体に投影してなる第1投影領域の少なくとも一部にかけて形成され、
前記受電側傾斜部は、前記受電コイルを前記受電コイルの中心軸方向に前記筐体に投影してなる第2投影領域の少なくとも一部にかけて形成され、
前記給電側筐体は、
前記給電コイルの中心軸と交わるとともに前記給電コイルの径方向に平坦な給電側平坦部と、
前記給電側平坦部の端部から前記給電コイルの外周に向かって徐々に前記給電コイルに近づくように傾斜する給電側傾斜部と、
を有し、
前記給電側平坦部は、前記給電コイルの中空部を前記給電コイルの中心軸方向に前記筐体に投影してなる第3投影領域の少なくとも一部にかけて形成され、
前記給電側傾斜部は、前記給電コイルを前記給電コイルの中心軸方向に前記筐体に投影してなる第4投影領域の少なくとも一部にかけて形成される、
給電システム。
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