JP5846302B2 - 車両 - Google Patents

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Description

本発明は、非接触で電力を受電可能な車両に関する。
近年、環境への配慮からバッテリなどの電力を用いて駆動輪を駆動させるハイブリッド車両や電気自動車などが着目されている。
特に近年は、上記のようなバッテリを搭載した電動車両において、プラグなどを用いずに非接触でバッテリを充電可能なワイヤレス充電が着目されている。そして、最近では非接触の充電方式においても各種の充電方式が提案されており、特に、共鳴現象を利用することで非接触で電力を伝送する技術が脚光を浴びている。
たとえば、特開2010−172084号公報および特開2011−49230号公報に記載された車両は、1次側コアと、1次側コアに巻き回された1次側コイルとを備える。
特開2011−193671号公報に記載された車両も、外部に設けられた送電ユニットから電力を受電する受電ユニットを備える。
特開2010−172084号公報 特開2011−49230号公報 特開2011−193671号公報
上記のような車両においては、一般的に複数の電子機器を搭載している。送電部と受電部との間で電力伝送する際には、受電部の周囲には、電磁界が発生する。
このため、電子機器と受電部との相対的な位置関係によっては、電子機器が受電部の周囲に形成される電磁界から大きな影響を受けることになる。
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、送電部と受電部との間で電力伝送した際に、車両に搭載された電子機器に与える影響の低減が図られた車両を提供することである。
本発明に係る車両は、外部に設けられた送電部から非接触で電力を受電する受電部と電子機器とを備える。上記受電部は巻回軸の周囲を取り囲むように形成されたコイルを含む。上記電子機器が配置される領域は、コイルから巻回軸が延びる方向と異なる方向に位置する。好ましくは、上記コイルの端部には、開口部が形成される。上記車両の上方からコイルをみたときに、コイルの開口部から巻回軸の延びる方向に延びる領域を隣接領域とすると、電子機器は、隣接領域と異なる領域に配置される。
好ましくは、上記隣接領域から離れた位置に設けられた電子機器は、電力を蓄電可能なバッテリと、バッテリに接続されたPCU(Power Control Unit)と、PCUに接続された回転電機とのいずれかである。
好ましくは、上記コイルは、巻回軸が車両の幅方向に延びるように配置される。上記電子機器は、コイルよりも車両の前方側または後方側に配置される。好ましくは、上記車両の上方から視たときに、少なくとも一部が隣接領域内に位置する隣接機器をさらに備える。上記隣接機器が有する電子部品の数は、電子機器が有する電子部品の数よりも少ない。
好ましくは、上記電子機器は、電力を蓄電可能なバッテリを含む。上記隣接機器は、電力以外のエネルギを蓄積可能な蓄積部と、蓄積部に接続され、エネルギを供給する供給部が接続される第1接続部と、バッテリに接続され、電力を供給する給電部が接続される第2接続部とのいずれか1つを有する。
好ましくは、上記コイルは、巻回軸が水平方向に延びるように配置される。好ましくは、上記巻回軸は、第1巻回軸と、第1巻回軸と異なる方向の第2巻回軸とを含む。上記コイルは、第1巻回軸の周囲を取り囲むように形成された第1コイルと、第2巻回軸の周囲を取り囲むように形成された第2コイルとを含む。上記隣接領域は、第1コイルから第2巻回軸が延びる方向に延びる第1隣接領域と、第2コイルから第2巻回軸が延びるに延びる第2隣接領域とを含む。好ましくは、上記送電部の固有周波数と受電部の固有周波数との差は、受電部の固有周波数の10%以下である。
好ましくは、上記受電部と送電部との結合係数は、0.1以下である。好ましくは、上記受電部は、受電部と送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、受電部と送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて送電部から電力を受電する。
本発明に係る車両は、他の局面では、外部に設けられた送電部から非接触で電力を受電するコイルを含む受電部と、電子機器とを備える。上記受電部と送電部との間で電力伝送をすることで形成される電磁界は、コイルから第1方向よりも第1方向と異なる第2方向に向けて広く分布する。上記電子機器は、コイルから第2方向と異なる方向に位置する領域に配置される。
本発明に係る車両によれば、車両に搭載された電子機器が電力伝送によって生じる電磁界から受ける影響を低減することができる。
本実施の形態に係る受電装置と、送電装置と、電力伝送システムとを模式的に示す模式図である。 電動車両10の左側の側面を示す側面図である。 電動車両10の右側の側面を示す側面図である。 電動車両10の正面図である。 電動車両10の背面図である。 電動車両10の平面図である。 電動車両10の底面図である。 電動車両10の上方から電動車両10を視たときに電動車両10を模式的に示す平面図である。 受電装置11を示す断面図である。 受電装置11の分解斜視図である。 固定部材27およびフェライトコア21を示す分解斜視図である。 2次コイル22を示す斜視図である。 2次コイル22を平面視した平面図である。 モデルとしてのコイル200を示す斜視図である。 コイル200を複数の微小部分dpに区分した様子を示す側面図である。 コイル200を複数の微小部分dpに区分した様子を示す正面図である。 受電部20と送電部56とを対向配置させた状態を示す斜視図である。 電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す。 送電部93および受電部96の固有周波数のズレと、電力伝送効率との関係を示すグラフである。 固有周波数f0を固定した状態で、エアギャップAGを変化させたときの電力伝送効率と、1次コイル58に供給される電流の周波数f3との関係を示すグラフである。 電流源または磁流源からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。 巻回軸O1の延びる方向における磁界の分布を示すグラフである。 巻回軸O1に垂直な方向における磁界の分布を示すグラフである。 巻回軸O1の延びる方向における電界の分布を示すグラフである。 巻回軸O1に垂直な方向における電界の分布を示すグラフである。 本実施の形態2に係る電動車両10を模式的に示す平面図である。 受電部20を示す平面図である。 図27に示すXXVIII−XXVIII線における断面図である。 受電部20および送電部56を示す斜視図である。 本実施の形態3に係る電動車両10を模式的に示す平面図である。 受電部20を模式的に示す平面図である。 受電部20と送電部56と模式的に示す斜視図である。 受電部20と送電部56と模式的に示す斜視図である。 受電部20の変形例を示す平面図である。 図34に示す受電部20と、この受電部20と同種の送電部56との間で電力伝送しているときの様子を示す斜視図である。 図34に示す受電部20と、当該受電部20と異なるタイプ送電部56との間で電力伝送しているときの様子を示す斜視図である。 本実施の形態4に係る電動車両10を模式的に示す平面図である。 送電部を模式的に示す斜視図である。 図38に示す受電部20と、この受電部20と同じタイプの送電部56との間で電力伝送しているときの様子を示す斜視図である。 受電部20と、送電部56との間で電力伝送するときの様子を示す斜視図である。 車両を模式的に示す平面図である。 実施の形態5に係る電動車両10を模式的に示す平面図である。 実施の形態6に係る電動車両10を示す左側面図である。 バッテリ15と受電部20と燃料タンク79とのレイアウトを示す斜視図である。
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態1に係る受電装置と、送電装置と、電力伝送システムとを模式的に示す模式図である。
本実施の形態1に係る電力伝送システムは、受電装置11を含む電動車両10と、送電装置50を含む外部給電装置51とを有する。電動車両10は、送電装置50が設けられた駐車スペース52の所定位置に停車して、受電装置11は、送電装置50から電力を受電する。
駐車スペース52には、電動車両10を所定の位置に停車させるように、輪止や駐車位置および駐車範囲を示すラインが設けられている。
外部給電装置51は、交流電源53に接続された高周波電力ドライバ54と、高周波電力ドライバ54などの駆動を制御する制御部55と、この高周波電力ドライバ54に接続された送電装置50とを含む。送電装置50は、送電部56を含み、送電部56は、フェライトコア57と、フェライトコア57に巻きつけられた1次コイル(共鳴コイル)58と、この1次コイル58に接続されたキャパシタ59とを含む。なお、キャパシタ59は、必須の構成ではない。1次コイル58は、高周波電力ドライバ54に接続されている。なお、1次コイル58とキャパシタ59とを高周波電力ドライバ54に並列に接続するように接続してもよく、また、1次コイル58とキャパシタ59とが、高周波電力ドライバ54に直列となるように接続してもよい。
送電部56は、1次コイル58のインダクタンスと、1次コイル58の浮遊容量およびキャパシタ59のキャパシタンスとから形成された電気回路を含む。
図1において、電動車両10は、受電装置11と、電気機器モジュール100とを備える。電気機器モジュール100は、受電装置11に接続された整流器13と、この整流器13に接続されたDC/DCコンバータ14と、このDC/DCコンバータ14に接続されたバッテリ15と、パワーコントロールユニット(PCU(Power Control Unit))16と、このパワーコントロールユニット16に接続されたモータユニット17と、DC/DCコンバータ14やパワーコントロールユニット16などの駆動を制御する車両ECU(Electronic Control Unit)12と、カメラ33と、表示部34とを備える。電気機器モジュール100は、上記のように複数の電子機器を含む。なお、電気機器モジュール100に含まれるものとして、整流器13とコンバータ14とを含む受電用電子機器と、バッテリ15とパワーコントロールユニット16とモータユニット17とを含むハイブリッド用電子機器とを例示したが、他の電子機器を含むことを排除しない。たとえば、ドアの開閉をセンシングするドア開閉センサ、座席に加えられた荷重をセンシングする荷重センサなどが挙げられる。また、電気機器モジュール100に含まれる電子機器には、配線も含む。
なお、本実施の形態に係る電動車両10は、図示しないエンジンを備えたハイブリッド車両であるが、モータにより駆動される車両であれば、燃料電池車両および電気自動車も含む。
整流器13は、受電装置11に接続されており、受電装置11から供給される交流電流を直流電流に変換して、DC/DCコンバータ14に供給する。
DC/DCコンバータ14は、整流器13から供給された直流電流の電圧を調整して、バッテリ15に供給する。なお、DC/DCコンバータ14は必須の構成ではなく省略してもよい。この場合には、外部給電装置51にインピーダンスを整合するための整合器を送電装置50と高周波電力ドライバ54との間に設けることで、DC/DCコンバータ14の代用をすることができる。
パワーコントロールユニット16は、バッテリ15に接続されたコンバータと、このコンバータに接続されたインバータとを含み、コンバータは、バッテリ15から供給される直流電流を調整(昇圧)して、インバータに供給する。インバータは、コンバータから供給される直流電流を交流電流に変換して、モータユニット17に供給する。
モータユニット17は、たとえば、三相交流モータなどが採用されており、パワーコントロールユニット16のインバータから供給される交流電流によって駆動する。
なお、電動車両10は、エンジンまたは燃料電池をさらに備える。モータユニット17は、発電機として主に機能するモータジェネレータと、電動機として主に機能するモータジェネレータとを含む。カメラ33は、地面側に設けられた送電部56を撮像し、撮像した情報を車両ECU12に送る。車両ECU12は、カメラ33が撮像した画像を表示部34に表示する。
受電装置11は、受電部20を含む。受電部20は、フェライトコア21と、このフェライトコア21の外周面に巻きつけられた2次コイル22と、2次コイル22に接続されたキャパシタ23とを含む。なお、受電部20においても、キャパシタ23は、必須の構成ではない。2次コイル22は、整流器13に接続されている。なお、キャパシタ23と2次コイル22とが並列となるように整流器13に接続されていてもよく、キャパシタ23と2次コイル22とが整流器13に直列となるように接続されていてもよい。2次コイル22は浮遊容量を有する。このため、受電部20は、2次コイル22のインダクタンスと、2次コイル22およびキャパシタ23のキャパシタンスとによって形成された電気回路を有する。なお、キャパシタ23は、必須の構成ではなく、省略することができる。
図2は、電動車両10の左側の側面を示す側面図である。図3は、電動車両10の右側の側面を示す側面図である。図4は、電動車両10の正面図である。図5は、電動車両10の背面図である。図6は、電動車両10の平面図である。図7は、電動車両10の底面図である。
図2において、電動車両10は、車両本体70と、車両本体70に設けられた前輪18Lおよび後輪19Lとを含む。車両本体70内には、モータユニット17やエンジンなどが収容される駆動室80と、駆動室80より電動車両10の進行方向後方側に配置された乗員収容室81と、この乗員収容室81よりも進行方向後方側に配置された荷物室68とが形成されている。
電動車両10の左側面71には、乗員収容室81に連通する乗降用開口部82Lが形成されている。車両本体70は、乗降用開口部82Lを開閉するドア83Lと、乗降用開口部82Lよりも進行方向前方側に配置されたフロントフェンダ84Lと、フロントフェンダ84よりも進行方向前方側に配置されたフロントバンパ86とを含む。
車両本体70は、乗降用開口部82Lよりも進行方向後方側に配置されたリヤフェンダ85Lと、リヤフェンダ85Lよりも進行方向後方側に配置されたリヤバンパ87とを含む。
図3において、電動車両10の右側面72には、乗員収容室81に連通する乗降用開口部82Rが形成されている。車両本体70は、乗降用開口部82Rを開閉するドア83Rと、乗降用開口部82Rよりも進行方向前方側に配置されたフロントフェンダ84Rと、乗降用開口部82Rよりも進行方向後方側に配置されたリヤフェンダ85Rとを含む。図6において、車両本体70は、駆動室80を開閉するエンジンルーフ88と、乗員収容室81の上面を規定するルーフ66と、荷物室68に形成された開口部を開閉するハッチ67とを含む。ハッチ67は、上面部67aと、背面部67bとを含む。
電動車両10の左側面71とは、図2に示すように、電動車両10から電動車両10の幅方向であって、電動車両10の左側に離れた位置から電動車両10を見たときに見える面である。
このため、電動車両10の左側面71とは、主に、フロントバンパ86の側部と、フロントフェンダ84Lと、ドア83Lと、リヤフェンダ85Lと、リヤバンパ87の側部とによって規定される。
図3において、電動車両10の右側面72とは、図3に示すように、電動車両10の幅方向であって、電動車両10の右側に離れた位置から電動車両10を見たときに見える面である。このため、電動車両10の右側面72は、主に、フロントバンパ86の側部と、フロントフェンダ84Rと、ドア83Rと、リヤフェンダ85Rと、リヤバンパ87の側部とによって規定される。
図4において、電動車両10の正面73とは、電動車両10に対して進行方向前方側に離れた位置から電動車両10をみたときに見える面である。
このため、電動車両10の正面73とは、主に、フロントバンパ86の正面部と、エンジンルーフ88およびフロントバンパ86の間に設けられた部材とによって規定されている。
図5において、電動車両10の背面74とは、電動車両10に対して進行方向後方側に離れた位置から電動車両10を見たときに見える面である。
このため、電動車両10の背面74は、主に、リヤバンパ87の背面部と、ハッチ67の背面部67bとによって規定されている。
図6において、電動車両10の上面75とは、電動車両10のタイヤが地面と接地された状態において、地面に対して垂直方向の上方に離れた位置から電動車両10を見たときに見える面である。
このため、電動車両10の上面75とは、主に、エンジンルーフ88と、ルーフ66と、ハッチ67の上面部67aとによって規定されている。
図7において、電動車両10の底面76とは、電動車両10のタイヤが地面と接地された状態において、地面に対して垂直方向の下方に離れた位置から電動車両10を見たときに見える面である。受電装置11は、電動車両10の底面76側に設けられている。受電装置11の固定方法は、各種の方法を採用することができる。たとえば、電動車両10は、車両の幅方向に配列するサイドメンバ47と、サイドメンバ47同士を接続するように設けられた複数のクロスメンバとを含み、受電装置11をサイドメンバ47やクロスメンバから懸架するようにしてもよい。または、電動車両10は、フロアパネル49を備えており、受電装置11をこのフロアパネル49に固定するようにしてもよい。なお、「受電装置11を底面76側に配置する」とは、電動車両10の下方から電動車両10を見たときに、必ずしも受電装置11が目視できる位置に設けられている必要はない。
図8は、電動車両10の上方から電動車両10を視たときに電動車両10を模式的に示す平面図である。
この図8において、電動車両10は、右側面72に設けられた給油部(第2接続部)77と、左側面71に設けられた充電部(第1接続部)78と、給油部77に配管などによって接続された燃料タンク79とを含む。電動車両10は、受電部20の隣接機器として、給油部77、充電部78および燃料タンク79を含む。なお、本明細書において、接続部とは、給油部(接続部)77と充電部(接続部)78との少なくとも一方を意味する。
本実施の形態においては、給油部77は、リヤフェンダ85Lに設けられ、充電部78は、リヤフェンダ85Rに設けられている。
給油部77には、給油装置に設けられた給油プラグが接続される。給油プラグ(燃料供給部)は、ガソリン、液体水素などの燃料を給油部77に供給し、給油部77に供給された燃料は、燃料タンク79に供給される。すなわち、給油部77から供給されるエネルギは、電力と異なるエネルギであって、ガソリンや水素元素を含む水素化合物などの燃料である。充電部78は、バッテリ15に接続されており、充電部78とバッテリ15との間には、配線と、充電部78から供給される交流電流を直流電流に変換する変換器とが設けられている。充電部78には、充電装置に設けられた充電プラグが接続される。充電プラグ(電力供給部)は、充電部78に電力を供給する。充電部78に供給された交流電流は、直流電流に変換されて、バッテリ15に蓄積される。
受電部20は、底面76のうち、荷物室68の下方に位置する部分に設けられている。燃料タンク79は、受電部20よりも電動車両10の前方側に設けられた本体部79aと、本体部79aから後輪19Rと受電部20との間に延び出る補助タンク部79bとを含む。整流器13は、受電部20よりも、電動車両10の前方側に配置されている。コンバータ14は、受電部20よりも電動車両10の前方側に位置している。バッテリ15は、受電部20よりも電動車両10の前方側に設けられている。パワーコントロールユニット16およびモータユニット17も受電部20よりも前方側に位置している。
そして、受電部20と整流器13とは、配線19aによって接続されている。整流器13とコンバータ14とは、配線19bによって接続されている。コンバータ14と、バッテリ15とは、配線19cによって接続されている。また、バッテリ15とパワーコントロールユニット16とは、配線19dによって接続されており、パワーコントロールユニット16とモータユニット17とは、配線19eによって接続されている。カメラ33は、背面74に設けられており、受電部20よりも電動車両10の後方の配置されている。
図9は、受電装置11を示す断面図であり、図10は、受電装置11の分解斜視図である。この図9および図10に示すように、受電装置11は、受電部20と、受電部20を収容する筐体24とを含む。
筐体24は、下方に向けて開口するように形成されたシールド25と、シールド25の開口部を閉塞するように設けられた蓋部26とを含む。
シールド25は、天板部25aと、天板部25aの周縁部から下方に向けて垂れ下がるように形成された周壁部25bとを含む。周壁部25bは、複数の壁部25c〜25fを含み、これら複数の壁部25c〜25fが互いに接続されて、環状の周壁部25bが形成されている。壁部25cおよび壁部25eは、2次コイル22の巻回軸O1の延びる方向に配列し、壁部25dおよび壁部25fは、2次コイル22の巻回軸O1に垂直な方向に配列している。なお、シールド25の形状としては、このような形状に限られず、多角刑形状、円形液状、長円形形状など各種形状を採用することができる。
周壁部25bの下端部によって開口部が形成されており、蓋部26はこの開口部を閉塞する。
受電部20は、板状に形成されたフェライトコア21と、このフェライトコア21を上下面から挟み込む固定部材27と、この固定部材27に巻回された2次コイル22と、この2次コイル22に接続されたキャパシタ23とを含む。
フェライトコア21は、2次コイル22内から巻回軸O1の延びる方向に突出する突出部29aおよび突出部29bを含む。突出部29aは、2次コイル22の一方の端部側から突出しており、突出部29bは、2次コイル22の他方の端部側から突出する。このように、フェライトコア21は、巻回軸O1の延びる方向において2次コイル22の長さよりも長くなるように形成されている。
図11は、固定部材27およびフェライトコア21を示す分解斜視図である。この図11に示すように、固定部材27は、フェライトコア21の上面側に配置された絶縁片30と、フェライトコア21の下面側に配置された絶縁片31とを含む。
絶縁片30および絶縁片31は、図10などに示すボルト28によって互いに固定されており、フェライトコア21は、絶縁片30および絶縁片31によって挟みこまれている。絶縁片30および絶縁片31がフェライトコア21を挟み込むことで、フェライトコア21を保護している。
図12は、2次コイル22を示す斜視図である。この図12に示すように、2次コイル22は、第1端部35および第2端部36を含み、2次コイル22は、第1端部35から第2端部36に向かうにつれて、巻回軸O1の周囲を取り囲むと共に、巻回軸O1の延びる方向に変位するように形成されている。2次コイル22は、複数回、コイル線を巻回して形成されている。なお、第1端部35および第2端部36が、巻回軸O1の延びる方向において2次コイル22の両端に位置している。
この図12に示す例においては、フェライトコア21は、略直方体形状に形成されており、フェライトコア21は、上面37と、上面37と厚さ方向に対向する底面38と、短手方向に配列する側面39および側面40と、長手方向に配列する端面41および端面42とを含む。なお、フェライトコア21は、複数の分割されたフェライトピースから形成してもよい。
2次コイル22は、上面37に配置された長辺部43と、この長辺部43の端部から下方に向けて延び、側面39に配置された短辺部44と、短辺部44に接続され、底面38に配置された長辺部45と、この長辺部45の端部に接続され、側面40に配置された短辺部46とを含む。
そして、1つの長辺部43と、1つの短辺部44と、1つの長辺部45と、1つの短辺部46とによって、コイル線がフェライトコア21の周面に一巻きされる。
2次コイル22は、複数巻きされており、2次コイル22は、複数の長辺部43と、複数の短辺部44と、複数の長辺部45と、複数の短辺部46とを含む。
そして、第1端部35と、第1端部35を有する長辺部43と、この長辺部43に接続された短辺部44と、この短辺部44に接続された長辺部45と、この長辺部45に接続された短辺部46とによって、2次コイル22の一方の開口縁部69aが形成される。
第2端部36と、この第2端部36を有する短辺部46と、この短辺部46に接続された長辺部45と、この長辺部45に接続された短辺部44と、この短辺部44に接続された長辺部43とによって他方の開口縁部69bが形成されている。このように、2次コイル22の両端には、それぞれ、1巻き分のコイル線によって開口部69a、69bが形成されている。
図13は、2次コイル22を平面視した平面図である。この図13に示すように、複数の短辺部46が巻回軸O1の延びる方向に配列しており、同様に、複数の短辺部44が巻回軸O1の延びる方向に配列している。
短辺部44と、短辺部46とは、同一の仮想水平面上に配置されており、短辺部44と、短辺部46とは、巻回軸O1を挟んで互いに対向する。
本実施の形態においては、2次コイル22は、正面から見ると、四角形状となるように形成されているが、コイルの形状としては、楕円形状、長円形状、多角形形状などの各種形状を採用することができる。
ここで、コイルの巻回軸について図14から図16を用いて説明する。図14は、モデルとしてのコイル200を示す斜視図である。コイル200は、コイル線201を巻回軸Oの周囲を取り囲むように曲げることで形成されている。
コイル200は、コイル線201を複数巻き回すことで形成されている。コイル200の端部202から端部203に亘って、コイル200を微小長さdLの微小部分dpに区分する。
図15は、コイル200を複数の微小部分dpに区分した様子を示す側面図であり、図16は、コイル200を複数の微小部分dpに区分した様子を示す正面図である。ここで、巻回軸Oは、各微小部分dpの曲率中心点OPおよび曲率中心点OPの近傍を通るように近似することで導出される。なお、各曲率中心点OPから仮想線である巻回軸Oを導く方法としては、線形近似、対数近似、多項式近似などの各種近似方法から導くことができる。
なお、この図14に示すコイル200は等ピッチであり、コイル200の巻径が端部202から端部203に亘って一定である。このため、各微小部分dpの各曲率中心点OPは、一列に直線上に配列するため、巻回軸Oは、直線となる。また、図12および図13に示す本実施の形態に係る2次コイル22においても、同様に、直線となる。
ここで、「コイルから巻回軸が延びる方向と異なる方向に位置する領域」について説明する。まず、「2次コイル22から巻回軸O1が延びる方向」とは、2次コイル22の開口縁部69a,69bによって囲まれる開口部の中心点P1,P2から巻回軸O1の延びる方向である。なお、本実施の形態においては、巻回軸O1は、開口縁部69a,69bによって囲まれる開口部の中心点P1,P2を通る仮想直線である。このため、「コイルから巻回軸が延びる方向と異なる方向に位置する領域」とは、中心点P1,P2から巻回軸O1の延びる方向と異なる方向に位置する領域である。図12に示す領域R0においては、中心点P1から領域R0に向かう方向は、中心点P1から巻回軸O1の延びる方向とは異なる方向である。このため、領域R0は、「コイルから巻回軸が延びる方向と異なる方向に位置する領域」に含まれる。なお、この図12に示す領域R0は、「コイルから巻回軸が延びる方向と異なる方向に位置する領域」の一例であり、「コイルから巻回軸が延びる方向と異なる方向に位置する領域」とは、上記の条件を満たす領域であればよい。
図17は、受電部20と送電部56とを対向配置させた状態を示す斜視図である。なお、図17において、受電装置11に設けられた蓋部26は図示されていない。
この図13に示すように、電力伝送時には、受電部20と、送電部56とは互いにエアギャップをあけて対向するように配置される。
送電部56は、内部に1次コイル58などを収容する筐体60と、筐体60内に収容された固定部材61と、固定部材61内に収容されたフェライトコア57と、固定部材61の外周面に装着された1次コイル58と、筐体60内に収容されたキャパシタ59とを含む。
筐体60は、銅などの金属材料によって形成されたシールド62と、シールド62に設けられた樹脂性の蓋部材63とを含む。
シールド62は、底面部と、この底面部の外周縁部から上方に向けて立ち上げるように環状に形成された周壁部とを含み、周壁部の環状に延びる上端部によって上方に向けて開口する開口部が形成されている。蓋部材63は、シールド62の周壁部の上端部によって形成された開口部を閉塞するように形成されている。
フェライトコア57は、1次コイル58の巻回軸の延びる方向に突出する突出部64aと、突出部64bとを含む。突出部64aは、1次コイル58の一方の端部側から突出するように形成されており、突出部64bは、1次コイル58の他方の端部側から突出する。
固定部材61は、フェライトコア57の上面側に配置された絶縁片と、フェライトコア57の下面側に配置された絶縁片とを含む。フェライトコア57は、この2つの絶縁片によって挟み込まれており、この2つの絶縁片がボルトおよびナットなどのような締結部材によって互いに固定されることで、フェライトコア57が2つの絶縁片によって挟み込まれている。1次コイル58は、固定部材61の外周面に巻きつけられている。
図1において、本実施の形態に係る電力伝送システムにおいては、送電部56の固有周波数と、受電部20の固有周波数との差は、受電部20または送電部56の固有周波数の10%以下である。このような範囲に各送電部56および受電部20の固有周波数を設定することで、電力伝送効率を高めることができる。その一方で、固有周波数の差が受電部20または送電部56の固有周波数の10%よりも大きくなると、電力伝送効率が10%より小さくなり、バッテリ15の充電時間が長くなるなどの弊害が生じる。
ここで、送電部56の固有周波数とは、キャパシタ59が設けられていない場合には、1次コイル58のインダクタンスと、1次コイル58のキャパシタンスとから形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。キャパシタ59が設けられた場合には、送電部56の固有周波数とは、1次コイル58およびキャパシタ59のキャパシタンスと、1次コイル58のインダクタンスとによって形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。上記電気回路において、制動力および電気抵抗をゼロもしくは実質的にゼロとしたときの固有周波数は、送電部56の共振周波数とも呼ばれる。
同様に、受電部20の固有周波数とは、キャパシタ23が設けられていない場合には、2次コイル22のインダクタンスと、2次コイル22のキャパシタンスとから形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。キャパシタ23が設けられた場合には、受電部20の固有周波数とは、2次コイル22およびキャパシタ23のキャパシタンスと、2次コイル22のインダクタンスとによって形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。上記電気回路において、制動力および電気抵抗をゼロもしくは実質的にゼロとしたときの固有周波数は、受電部20の共振周波数とも呼ばれる。
図18および図19を用いて、固有周波数の差と電力伝送効率との関係とを解析したシミュレーション結果について説明する。図18は、電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す。電力伝送システムは、送電装置90と、受電装置91とを備え、送電装置90は、コイル92(電磁誘導コイル)と、送電部93とを含む。送電部93は、コイル94(共鳴コイル)と、コイル94に設けられたキャパシタ95とを含む。
受電装置91は、受電部96と、コイル97(電磁誘導コイル)とを備える。受電部96は、コイル99とこのコイル99(共鳴コイル)に接続されたキャパシタ98とを含む。
コイル94のインダクタンスをインダクタンスLtとし、キャパシタ95のキャパシタンスをキャパシタンスC1とする。コイル99のインダクタンスをインダクタンスLrとし、キャパシタ98のキャパシタンスをキャパシタンスC2とする。このように各パラメータを設定すると、送電部93の固有周波数f1は、下記の式(1)によって示され、受電部96の固有周波数f2は、下記の式(2)によって示される。
f1=1/{2π(Lt×C1)1/2}・・・(1)
f2=1/{2π(Lr×C2)1/2}・・・(2)
ここで、インダクタンスLrおよびキャパシタンスC1,C2を固定して、インダクタンスLtのみを変化させた場合において、送電部93および受電部96の固有周波数のズレと、電力伝送効率との関係を図19に示す。なお、このシミュレーションにおいては、コイル94およびコイル99の相対的な位置関係は固定した状態であって、さらに、送電部93に供給される電流の周波数は一定である。
図19に示すグラフのうち、横軸は、固有周波数のズレ(%)を示し、縦軸は、一定周波数での伝送効率(%)を示す。固有周波数のズレ(%)は、下記式(3)によって示される。
(固有周波数のズレ)={(f1−f2)/f2}×100(%)・・・(3)
図19からも明らかなように、固有周波数のズレ(%)が±0%の場合には、電力伝送効率は、100%近くとなる。固有周波数のズレ(%)が±5%の場合には、電力伝送効率は、40%となる。固有周波数のズレ(%)が±10%の場合には、電力伝送効率は、10%となる。固有周波数のズレ(%)が±15%の場合には、電力伝送効率は、5%となる。すなわち、固有周波数のズレ(%)の絶対値(固有周波数の差)が、受電部96の固有周波数の10%以下の範囲となるように各送電部および受電部の固有周波数を設定することで電力伝送効率を高めることができることがわかる。さらに、固有周波数のズレ(%)の絶対値が受電部96の固有周波数の5%以下となるように、各送電部および受電部の固有周波数を設定することで電力伝送効率をより高めることができることがわかる。なお、シミュレーションソフトとしては、電磁界解析ソフトウェア(JMAG(登録商標):株式会社JSOL製)を採用している。
次に、本実施の形態に係る電力伝送システムの動作について説明する。
図1において、1次コイル58には、高周波電力ドライバ54から交流電力が供給される。この際、1次コイル58を流れる交流電流の周波数が特定の周波数となるように電力が供給されている。
1次コイル58に特定の周波数の電流が流れると、1次コイル58の周囲には特定の周波数で振動する電磁界が形成される。
2次コイル22は、1次コイル58から所定範囲内に配置されており、2次コイル22は1次コイル58の周囲に形成された電磁界から電力を受け取る。
本実施の形態においては、2次コイル22および1次コイル58は、所謂、ヘリカルコイルが採用されている。このため、1次コイル58の周囲には、特定の周波数で振動する磁界および電界が形成され、2次コイル22は主に当該磁界から電力を受け取る。
ここで、1次コイル58の周囲に形成される特定の周波数の磁界について説明する。「特定の周波数の磁界」は、典型的には、電力伝送効率と1次コイル58に供給される電流の周波数と関連性を有する。そこで、まず、電力伝送効率と、1次コイル58に供給される電流の周波数との関係について説明する。1次コイル58から2次コイル22に電力を伝送するときの電力伝送効率は、1次コイル58および2次コイル22の間の距離などの様々な要因よって変化する。たとえば、送電部56および受電部20の固有周波数(共振周波数)を固有周波数f0とし、1次コイル58に供給される電流の周波数を周波数f3とし、2次コイル22および1次コイル58の間のエアギャップをエアギャップAGとする。
図20は、固有周波数f0を固定した状態で、エアギャップAGを変化させたときの電力伝送効率と、1次コイル58に供給される電流の周波数f3との関係を示すグラフである。
図20に示すグラフにおいて、横軸は、1次コイル58に供給する電流の周波数f3を示し、縦軸は、電力伝送効率(%)を示す。効率曲線L1は、エアギャップAGが小さいときの電力伝送効率と、1次コイル58に供給する電流の周波数f3との関係を模式的に示す。この効率曲線L1に示すように、エアギャップAGが小さい場合には、電力伝送効率のピークは周波数f4,f5(f4<f5)において生じる。エアギャップAGを大きくすると、電力伝送効率が高くなるときの2つのピークは、互いに近づくように変化する。そして、効率曲線L2に示すように、エアギャップAGを所定距離よりも大きくすると、電力伝送効率のピークは1つとなり、1次コイル58に供給する電流の周波数が周波数f6のときに電力伝送効率がピークとなる。エアギャップAGを効率曲線L2の状態よりもさらに大きくすると、効率曲線L3に示すように電力伝送効率のピークが小さくなる。
たとえば、電力伝送効率の向上を図るため手法として次のような第1の手法が考えられる。第1の手法としては、図1に示す1次コイル58に供給する電流の周波数を一定として、エアギャップAGにあわせて、キャパシタ59やキャパシタ23のキャパシタンスを変化させることで、送電部56と受電部20との間での電力伝送効率の特性を変化させる手法が挙げられる。具体的には、1次コイル58に供給される電流の周波数を一定とした状態で、電力伝送効率がピークとなるように、キャパシタ59およびキャパシタ23のキャパシタンスを調整する。この手法では、エアギャップAGの大きさに関係なく、1次コイル58および2次コイル22に流れる電流の周波数は一定である。なお、電力伝送効率の特性を変化させる手法としては、送電装置50と高周波電力ドライバ54との間に設けられた整合器を利用する手法や、コンバータ14を利用する手法などを採用することもできる。
また、第2の手法としては、エアギャップAGの大きさに基づいて、1次コイル58に供給する電流の周波数を調整する手法である。たとえば、図20において、電力伝送特性が効率曲線L1となる場合には、1次コイル58には周波数が周波数f4または周波数f5の電流を1次コイル58に供給する。そして、周波数特性が効率曲線L2,L3となる場合には、周波数が周波数f6の電流を1次コイル58に供給する。この場合では、エアギャップAGの大きさに合わせて1次コイル58および2次コイル22に流れる電流の周波数を変化させることになる。
第1の手法では、1次コイル58を流れる電流の周波数は、固定された一定の周波数となり、第2の手法では、1次コイル58を流れる周波数は、エアギャップAGによって適宜変化する周波数となる。第1の手法や第2の手法などによって、電力伝送効率が高くなるように設定された特定の周波数の電流が1次コイル58に供給される。1次コイル58に特定の周波数の電流が流れることで、1次コイル58の周囲には、特定の周波数で振動する磁界(電磁界)が形成される。受電部20は、受電部20と送電部56の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界を通じて送電部56から電力を受電している。したがって、「特定の周波数で振動する磁界」とは、必ずしも固定された周波数の磁界とは限らない。なお、上記の例では、エアギャップAGに着目して、1次コイル58に供給する電流の周波数を設定するようにしているが、電力伝送効率は、1次コイル58および2次コイル22の水平方向のずれ等のように他の要因によっても変化するものであり、当該他の要因に基づいて、1次コイル58に供給する電流の周波数を調整する場合がある。
なお共鳴コイルとしてヘリカルコイルを採用した例について説明したが、共鳴コイルとして、メアンダラインなどのアンテナなどを採用した場合には、1次コイル58に特定の周波数の電流が流れることで、特定の周波数の電界が1次コイル58の周囲に形成される。そして、この電界をとおして、送電部56と受電部20との間で電力伝送が行われる。
本実施の形態に係る電力伝送システムにおいては、電磁界の「静電磁界」が支配的な近接場(エバネッセント場)を利用することで、送電および受電効率の向上が図られている。図21は、電流源または磁流源からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図21を参照して、電磁界は3つの成分から成る。曲線k1は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線k2は、波源からの距離の2乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線k3は、波源からの距離の3乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。なお、電磁界の波長を「λ」とすると、「輻射電磁界」と「誘導電磁界」と「静電磁界」との強さが略等しくなる距離は、λ/2πとあらわすことができる。
「静電磁界」は、波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域であり、本実施の形態に係る電力伝送システムでは、この「静電磁界」が支配的な近接場(エバネッセント場)を利用してエネルギー(電力)の伝送が行なわれる。すなわち、「静電磁界」が支配的な近接場において、近接する固有周波数を有する送電部56および受電部20(たとえば一対のLC共振コイル)を共鳴させることにより、送電部56から他方の受電部20へエネルギー(電力)を伝送する。この「静電磁界」は遠方にエネルギーを伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電磁界」によってエネルギー(電力)を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。
このように、この電力伝送システムにおいては、送電部と受電部とを電磁界によって共振(共鳴)させることで送電部と受電部との間で非接触で電力が送電される。このような受電部と送電部との間に形成される電磁場は、たとえば、近接場共振(共鳴)結合場という場合がある。そして、送電部と受電部との間の結合係数κは、たとえば、0.3以下程度であり、好ましくは、0.1以下である。当然のことながら、結合係数κを0.1〜0.3程度の範囲も採用することができる。結合係数κは、このような値に限定されるものでなく、電力伝送が良好となる種々の値をとり得る。
本実施の形態の電力伝送における送電部56と受電部20との結合を、たとえば、「磁気共鳴結合」、「磁界(磁場)共鳴結合」、「磁場共振(共鳴)結合」、「近接場共振(共鳴)結合」、「電磁界(電磁場)共振結合」または「電界(電場)共振結合」という。
「電磁界(電磁場)共振結合」は、「磁気共鳴結合」、「磁界(磁場)共鳴結合」、「電界(電場)共振結合」のいずれも含む結合を意味する。
本明細書中で説明した送電部56の1次コイル58と受電部20の2次コイル22とは、コイル形状のアンテナが採用されているため、送電部56と受電部20とは主に、磁界によって結合しており、送電部56と受電部20とは、「磁気共鳴結合」または「磁界(磁場)共鳴結合」している。
なお、1次コイル58および2次コイル22として、たとえば、メアンダラインなどのアンテナを採用することも可能であり、この場合には、送電部56と受電部20とは主に、電界によって結合している。このときには、送電部56と受電部20とは、「電界(電場)共振結合」している。
図17において、受電部20と、送電部56との間で電力伝送する際には、1次コイル58に所定の周波数の交流電流が供給される。
1次コイル58に所定の交流電流が供給されることで、1次コイル58の周囲に所定の周波数で振動する電磁界が形成される。そして、2次コイル22が当該電磁界から電力を受電する。また、受電部20と送電部56との間に磁路65が形成される。
磁路65は、突出部29aと、2次コイル22内と、突出部29bと、エアギャップと、突出部64bと、1次コイル58内と、突出部64aと、エアギャップと、突出部29aとを通るように形成される。
図22および図23は、2次コイル22の周囲に形成される磁界の強度分布を示すグラフである。図22は、巻回軸O1の延びる方向における磁界の分布を示すグラフである。図22に示すグラフの横軸は、図10に示す壁部25cまたは壁部25eから巻回軸O1の延びる方向の距離(cm)を示す。グラフの縦軸は、磁界強度を示す。
図23は、巻回軸O1に垂直な方向における磁界の分布を示すグラフである。この図23に示すように、グラフの横軸は、図10に示す壁部25dまたは壁部25fから巻回軸O1に垂直な方向の距離(cm)を示す。グラフの縦軸は、磁界の強度を示す。
この図22および図23に示すように、巻回軸O1の延びる方向に長くなるように強度が高い磁界が分布することがわかる。
図24および図25は、2次コイル22の周囲に形成される電界の分布を示すグラフである。図24は、巻回軸O1の延びる方向における電界の分布を示すグラフである。グラフの横軸は、図10に示す壁部25cまたは壁部25eから巻回軸O1の延びる方向の距離(cm)を示し、縦軸は、電界の強度を示す。
図25は、巻回軸O1に垂直な方向における電界の分布を示すグラフである。横軸は、図10に示す壁部25dまたは壁部25fから巻回軸O1に垂直な方向における距離(cm)を示す。
図24および図25に示すように、電界は、巻回軸O1に垂直な方向に長くなるように分布することが分かる。その一方で、図24および図25から明らかなように、電界の強度自体は弱いことが分かる。
図12および図13において領域R1は、電力伝送時に磁界(電磁界)強度が生じる領域を模式的に示す。この図12および図13に示すように、電力伝送時の磁界(電磁界)は、中心点P1,P2から巻回軸O1の延びる方向と異なる方向よりも2次コイル22の中心点P1,P2から巻回軸O1の延びる方向に強度が高くなるように分布する。
なお、本実施の形態においては、「第1方向」とは、「巻回軸O1の延びる方向と異なる方向」であり、「第2方向」とは、「巻回軸O1の延びる方向」である。このため、巻回軸O1の比較点P3における電磁界の強度よりも領域R0における電磁界の強度の方が低い。
このように、2次コイル22の中心点P1,P2から巻回軸O1が延びる方向に位置する領域は電磁界の強度が高くなる。これに伴い、開口縁部69aによって囲まれる開口部から巻回軸O1の延びる方向に位置する隣接領域R2内と、開口縁部69bによって囲まれる開口部から巻回軸O1の延びる方向に位置する隣接領域R3内とでは、電磁界の強度は高くなる。
この実施の形態においては、隣接領域R2は、仮想線L4と、仮想線L5と、仮想線L6と、仮想線L7とによって囲まれる領域である。仮想線L4は、第1端部35か巻回軸O1の延びる方向に延びる仮想線である。仮想線L5は、長辺部43と短辺部44との接続部から巻回軸O1の延びる方向に延びる仮想線である。
仮想線L6は、短辺部44と長辺部45との接続部から巻回軸O1の延びる方向に延びる仮想線である。仮想線L7は、長辺部45と短辺部46との接続部から巻回軸O1の延びる方向に延びる仮想線である。なお、隣接領域R3も同様に、第2端部36から巻回軸O1の延びる方向に延びる仮想線と、長辺部43と短辺部44との接続部から巻回軸O1の延びる方向に延びる仮想線と、短辺部44と長辺部45との接続部から巻回軸O1の延びる方向に延びる仮想線とによって囲まれる領域である。
図8において、2次コイル22は、巻回軸O1が電動車両10の幅方向D2に延びるように配置されている。なお、本実施の形態においては、巻回軸O1が水平方向に向くように2次コイル22が配置されている。「巻回軸O1が水平方向に向く」とは、完全に水平方向に巻回軸O1が延びている場合と、実質的に水平方向に向いている場合とのいずれも含む。なお、巻回軸O1が実質的に水平方向に向いているとは、たとえば、仮想水平面と巻回軸O1との交差角度が、10度以下である場合を意味する。なお、「巻回軸O1が水平方向に向く」とは、図8に示す例のように、巻回軸O1が幅方向D2に向く場合に限られず、電動車両10の前後方向D1に向く場合も当然含む。
整流器13と、コンバータ14と、バッテリ15と、パワーコントロールユニット16と、モータユニット17とは、2次コイル22から、巻回軸O1の延びる方向とは異なる方向に位置する領域に配置されている。このため、電力伝送時に整流器13と、コンバータ14と、バッテリ15と、パワーコントロールユニット16と、モータユニット17とに強度の高い電磁界が達することを抑制することができる。
2次コイル22は、巻回軸O1が電動車両10の幅方向D2に延びるように配置されているため、隣接領域R2および隣接領域R3も幅方向D2に延びる。隣接領域R2は、2次コイル22から左側面71に向けて延びる。隣接領域R3は、2次コイル22から右側面72に向けて延びる。
上述のように隣接領域R2および隣接領域R3は、電力伝送時に強度の高い電磁界が形成され易い領域である。
図8に示すように、整流器13とコンバータ14とバッテリ15と、パワーコントロールユニット16とモータユニット17とは、隣接領域R2および隣接領域R3と異なる領域に配置する。このように、整流器13と、コンバータ14と、バッテリ15と、パワーコントロールユニット16と、モータユニット17とは、2次コイル22から巻回軸O1の延びる方向と異なる方向に位置する領域に設けられているのみならず、隣接領域R2および隣接領域R3から離れた領域に設けられている。
このように、整流器13を隣接領域R2,R3と異なる領域に配置することで、電気素子に与える影響を抑制することができる。
コンバータ14は、トランジスタおよびダイオードなどの電子部品を複数含み、コンバータ14を隣接領域R2,R3と異なる領域に配置することで、コンバータ14が電磁界から影響を受けることを抑制することができる。なお、電子部品とは、ダイオード、トランジスタ、コンデンサ、抵抗、コイル、リレーなどの受動素子と、複数の受動素子を含む能動素子のいずれも含む。
バッテリ15は、複数の電池セル15aと、電池セル15aの温度を側温するサーミスタ15bなどの電子部品とを含む。バッテリ15を隣接領域R2,R3と異なる領域に配置することで、バッテリ15に搭載された電子部品が電磁界から影響を受けることを抑制することができる。
パワーコントロールユニット16に設けられたインバータとコンバータとは、複数ダイオードと、複数のトランジスタとを含み、複数の電子部品から形成されている。パワーコントロールユニット16は、隣接領域R2,R3と異なる領域に位置ため、上記の電子部品が電磁界から影響を受けることを抑制することができる。
モータユニット17は、たとえば、回転電機と、フォトセンサー17aとを含む。ここで、回転電機は、回転可能に設けられたロータと、ロータの周囲に配置されたステータとを含む。ステータは、ステータコイルを含み、ロータとステータとの間には、多くの磁束が流れる。フォトセンサー17aは、ロータの回転数を測定する電子機器であり、フォトセンサー17aは、複数の電子部品から形成されている。
ここで、モータユニット17は、隣接領域R2,R3と異なる領域に配置されているため、ロータとステータとの間に形成される磁束が受電部20の周囲に形成される電磁界から大きな影響を受けることを抑制することができると共に、フォトセンサー17aも電磁界から影響を受けることが抑制される。
各電子機器を接続する配線19a〜19eは、隣接領域R2,R3と異なる領域に配置されている。このため、配線19a〜19eを通る電流に外乱が加わることを抑制することができる。
カメラ33は、2次コイル22、隣接領域R2および隣接領域R3よりも電動車両10の後方側に配置されている。このため、カメラ33が2次コイル22の周囲に形成される電磁界からの影響を受けることを抑制することができる。
なお、本実施の形態においては、電気機器モジュール100に含まれる全ての電子機器を隣接領域R2,R3から離れた位置に配置しているが、全ての電子機器を隣接領域R2,R3から離れた位置に配置する場合に限られない。少なくとも1つの電子機器を隣接領域R2,R3から離れるように配置する。
この図8に示すように、電動車両10は、少なくとも一部が隣接領域R2または隣接領域R3内に位置する隣接機器を有する。
本実施の形態においては、隣接機器として、燃料タンク79と、給油部77と、充電部78と、器具収容部101とを含む。なお、器具収容部101は、ジャッキや修理器具などを収容するスペースである。
燃料タンク79の補助タンク部79bと、給油部77とは、隣接領域R2内に位置する。また器具収容部101と、充電部78とは、隣接領域R3内に位置する。
ここで、燃料タンク79が有する電子部品の数は、電気機器モジュール100を形成する電子機器が有する電子部品の数よりも少ない。同様に、給油部77、充電部78および器具収容部101の各々が有する電子部品の数は、上記電子機器の各々が有する電子部品の数よりも少ない。
このため、隣接領域R2,R3に上記隣接機器を配置したとしても、2次コイル22から発生する電磁界に対する影響も少なくてすむ。その一方で、隣接領域R2,R3に機器を配置することで、デッドスペースの有効利用を図ることができる。
(実施の形態2)
図26から図29を用いて、本実施の形態2に係る電動車両10について説明する。なお、図26から図29に示す構成のうち、上記図1から図25に示す構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
図26は、本実施の形態2に係る電動車両10を模式的に示す平面図である。この図26に示すように、受電部20は、後輪19Rと後輪19Lとの間に配置されている。
図27は、受電部20を示す平面図である。図28は、図27に示すXXVIII−XXVIII線における断面図である。図27および図28に示すように、受電部20は、フェライトコア21と、このフェライトコア21の下面に設けられたコイルユニット120とを含む。
フェライトコア21は、長方形形状となるように形成されており、図26に示すように、フェライトコア21は、幅方向D2に長くなるように配置されている。
図27および図28において、コイルユニット120は、フェライトコア21の長手方向に配列するコイル121と、コイル122とを含む。
コイル121は、鉛直方向に延びる巻回軸O4を中心にリッツ線(コイル線)を巻回することで、形成されており、リッツ線は、フェライトコア21の下面に沿って延びる平面内で巻きまわされている。
コイル122は、鉛直方向に延びる巻回軸O5を中心にリッツ線(コイル線)を巻きまわすことで、形成されており、リッツ線は、フェライトコア21の下面を通る仮想平面内で巻き回されている。
なお、コイル121およびコイル122とは、いずれも、コイル線を中空状に巻回して形成されており、コイル121およびコイル122の中空部からフェライトコア21が露出している。
図29は、受電部20および送電部56を示す斜視図である。この図29に示すように、送電部56も受電部20と同様に形成されている。
送電部56は、板状に形成されたコアフェライトコア126と、このコアフェライトコア126の上面上に配置されたコイルユニット125とを含む。
コアフェライトコア126も長方形形状に形成されている。コイルユニット125は、コアフェライトコア126の長手方向に配列するコイル123と、コイル124とを含む。
コイル123は、巻回軸の周囲を取り囲むようにリッツ線(コイル線)を巻回して形成されており、リッツ線は、コアフェライトコア126の上面を通る平面で巻き回されている。コイル124は、巻回軸の周囲を取り囲むようにリッツ線を巻回して形成されており、このリッツ線もコアフェライトコア126の上面を通る平面で巻き回されている。
コイル123およびコイル124は、いずれも、コイル線を中空状に巻回して形成されており、コイル123およびコイル124の中空部からコアフェライトコア126が露出している。
このように形成された受電部20と、送電部56との間で電力伝送すると、磁路が受電部20と送電部56との間で形成される。
磁路130は、コイル123の中空部と、エアギャップと、コイル121の中空部と、フェライトコア21のうちコイル121の中空部から露出する部分と、フェライトコア21のうちコイル121およびコイル122の間に位置する部分とを通る。さらに、磁路130は、フェライトコア21のうち、コイル122の中空部から露出する部分と、コイル122の中空部と、エアギャップと、コイル124の中空部とを通る。また、磁路130は、フェライトコア126のうち、コイル124の中空部から露出する部分と、フェライトコア126のうち、コイル123とコイル124との間に位置する部分と、フェライトコア126のうち、コイル123の中空部から露出する部分とを通る。
このように、受電部20と送電部56との間で磁路130が形成されることで、受電部20と送電部56との間における電力伝送効率の向上が図られている。
ここで、図29において、たとえば、コイル122の中空部からコイル121の中空部に向けて磁束が流れる際に、磁束の一部がコイル121の中空部に向けて流れずに、フェライトコア21の端部から外部に向けて放出され、その後、エアギャップを通りフェライトコア126の端部に達する場合がある。
同様に、コイル121の中空部からコイル122の中空部に向けて磁束が流れる際に、磁束の一部がコイル122の中空部に入り込まず、フェライトコア21の端部から外部に向けて放射され、その後、フェライトコア126の端部に達する。
この結果、受電部20と送電部56との間で電力伝送を行うと、図26に示すように、強度の高い電磁界は、コイル121とコイル122との配列方向に対して垂直な方向よりもコイル121とコイル122との配列方向に広く分布する。その一方で、強度の高い電磁界は、コイル121とコイル122の配列方向と交差する方向(直交する方向)に分布しにくい。
このように、強度の高い電磁界は、コイル121とコイル122との配列方向に直交する方向よりも、コイル121とコイル122との配列方向に広く分布する。このため、本実施の形態においては、「第1方向」とは、「コイル121とコイル122との配列方向に直交する方向」であり、「第2方向」とは、「コイル121とコイル122との配列方向」である。本実施の形態において、隣接領域R2は、コイル121からコイル121およびコイル122の配列方向に延びる領域とする。隣接領域R3は、コイル122からコイル121およびコイル122の配列方向に延びる領域とする。
ここで、図26に示すように、整流器13、コンバータ14、バッテリ15、パワーコントロールユニット16およびモータユニット17は、隣接領域R2、隣接領域R3および2次コイル22よりも電動車両10の前方に配置されている。カメラ33は、隣接領域R2、隣接領域R3および2次コイル22よりも電動車両10の後方側に配置されている。
このため、整流器13などの電子機器が受電部20の周囲に形成される電磁界から受ける影響を抑制することができる。
その一方で、本実施の形態においても、電動車両10の上方から2次コイル22などを視ると、隣接領域R3には、燃料タンク79の補助タンク部79bと、給油部77とが配置され、隣接領域R2には、器具収容部101と充電部78とが配置されている。
(実施の形態3)
図30から図41を用いて、本実施の形態3に係る電動車両10について説明する。なお、図30から図41に示す構成のうち、上記図1から図29に示す構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
図30は、本実施の形態3に係る電動車両10を模式的に示す平面図である。図31は、受電部20を模式的に示す平面図である。この図31に示すように、受電部20は、フェライトコア140と、このフェライトコア140に巻回されたコイルユニット141とを含む。
フェライトコア140は、軸部146と、この軸部146の一方の端部に形成された幅広部145と、軸部146の他方の端部に設けられた幅広部147とを含む。コイルユニット141は、板状に形成されている。幅広部145の幅W4と幅広部147の幅W5は、軸部146の幅W3よりも大きい。
なお、受電部20として、フェライトコア140に替えてアルミニウム板を採用してもよい。
コイルユニット141は、軸部146に巻回されたコイル142およびコイル143を含む。コイル142およびコイル143は、いずれも、巻回軸O1の周囲を取り囲むように形成されている。コイル142とコイル143とは、巻回軸O1の延びる方向に間隔をあけて配置されており、コイル142と、コイル143とは、軸部146の長手方向に間隔をあけて設けられている。
ここで、コイル142と、コイル143とには、別々に電流が供給可能となっている。このため、コイル142を流れる電流の方向と、コイル143を流れる電流の方向とは、別々に制御可能となっている。
なお、本実施の形態に係る受電部20は、同種の送電部56のみならず、異種の送電部56からも電力を受電することができる。
そこで、まず、受電部20と同種の送電部56から電力受電するときについて、図32を用いて説明する。
図32は、受電部20と送電部56と模式的に示す斜視図である。この図32に示すように、送電部56は、フェライトコア150と、このフェライトコア150に設けられたコイルユニット154と、制御部157とを含む。
フェライトコア150は、軸部151と、この軸部151の一方の端部に設けられた幅広部152と、軸部151の他方の端部に設けられた幅広部153とを含む。なお、幅広部152および幅広部153の幅は、軸部151の幅よりも大きい。
なお、送電部56において、フェライトコア150に替えて、アルミニウム板を採用してもよい。
コイルユニット154は、軸部151に設けられたコイル155と、軸部151に設けられると共に、コイル155と間隔をあけて配置されたコイル156とを含む。
ここで、コイル155を流れる電流の方向と、コイル156を流れる電流の方向とは、各々別々に制御可能となっている。
制御部157は、コイル155を流れる電流の流通方向を切り替え(制御)可能であると共に、コイル156を流れる電流の流通方向も切り替え(制御)可能である。
このように形成された受電部20と送電部56との間の電力伝送について説明する。ここで、図32において、コイル155およびコイル156に同じ方向に電流を流す。これにより、磁路158が形成される。磁路158は、幅広部152と、コイル155内と、軸部151と、コイル156内と、幅広部153と、エアギャップと、幅広部147と、コイル143内と、軸部146と、コイル142内と、幅広部145と、エアギャップとを通る。これにより、コイル142およびコイル143に電流が流れる。このようにして、受電部20は、受電部20と同種の送電部56から電力を受電することができる。
ここで、幅広部145と幅広部152との間で流れる磁束は、ある程度広がる。同様に、幅広部147と幅広部153との間を流れる磁束もある程度広がる。これにより、電力伝送時において、電磁界は、巻回軸O1の延びる方向に広く分布する。
図33を用いて、受電部20と異なるタイプの送電部56から受電部20が電力を受電するメカニズムについて説明する。
図33において、送電部56は、フェライトコア160と、このフェライトコア160に設けられたコイル163とを含む。
フェライトコア160は、中央部に溝部164が形成された板状の基部162と、溝部164に形成された軸部161とを含む。コイル163は、溝部164内に配置されると共に、軸部161を取り囲むように配置されている。
このように、形成された受電部20と送電部56との間での電力伝送のメカニズムについて説明する。
ここで、コイル163に電流が流れると、磁路165と、磁路166とが形成される。磁路165は、たとえば、軸部161と、エアギャップと、軸部146と、コイル142内と、幅広部145と、エアギャップと、基部162とを通る。
磁路166は、軸部161と、エアギャップと、軸部146と、コイル143内と、幅広部147と、エアギャップと、基部162とを通る。
そして、コイル142と、コイル143とに電流が流れる。この際、コイル143と、コイル142とは、電流が流れる方向が逆となる。このようにして、受電部20は、送電部56から電力を受電する。
ここで、上記のような受電部20が電力を受電すると、強度の高い電磁界は、コイル142およびコイル143の巻回軸O1の延びる方向に広く分布する。
このように受電部20と、受電部20と同種の送電部56との間で電力伝送する場合と、さらに、受電部20と、受電部20と異種の送電部56との間で電力伝送する場合とのいずれの場合であっても、強度の高い電磁界は、巻回軸O1の延びる方向に広く分布する。
図30において、巻回軸O1が幅方向D2に延びるようにコイルユニット141が配置されている。この結果、強度の高い電磁界は、2次コイル22から巻回軸O1の延びる方向にひろく分布する。その一方で、強度の高い電磁界は、巻回軸O1に直交する方向には、広く分布しない。本実施の形態においては、「第1方向」は、「巻回軸O1に直交する方向」であり、「第2方向」は、「巻回軸O1が延びる方向」である。隣接領域R2は、コイル143から巻回軸O1の延びる方向に延びる領域とする。隣接領域R3は、コイル142から巻回軸O1の延びる方向に延びる領域とする。電力伝送時には、隣接領域R2および隣接領域R3には、強度の高い電磁界が分布する。
そして、本実施の形態においても、整流器13、コンバータ14、バッテリ15、パワーコントロールユニット16およびモータユニット17は、隣接領域R2および隣接領域R3から電動車両10の前方側に配置されている。
このため、整流器13などの電子機器が受電部20の周囲に形成される電磁界から大きな影響を受けることを抑制することができる。
カメラ33は、隣接領域R2および隣接領域R3よりも電動車両10の後方側に配置されており、カメラ33に強度の高い電磁界が達することが抑制されている。
なお、図34は、受電部20の変形例を示す平面図である。この図34に示すように、受電部20は、コイル142とコイル143との間に設けられた中間コイル149をさらに含む。送電部56は、コイル155と、コイル156との間に設けられたコイル159を含む。この図34に示す例おいても、各種の送電部56から電力を受電することができる。なお、図35は、図34に示す受電部20と、この受電部20と同種の送電部56との間で電力伝送しているときの様子を示す斜視図である。この図35に示すように、送電部56と受電部20との間に磁路158が形成され、電磁界は、巻回軸O1の延びる方向に広く分布する。
図36は、図34に示す受電部20と、当該受電部20と異なるタイプの送電部56との間で電力伝送しているときの様子を示す斜視図である。この図36に示す例においても、電力伝送時の電磁界は、巻回軸O1の延びる方向に広く分布する。
このように、図34に示す受電部20においても、各種の送電部56から電力を受電することができる。このように、受電部20と、受電部20と同種の送電部56と電力伝送する場合と、受電部20と、受電部20と異種の送電部56と電力伝送する場合とのいずれの場合においても、巻回軸O1の延びる方向に強度の高い電磁界が広く分布する。なお、本実施の形態においては、「第1方向」は、「巻回軸O1に直交する方向」であり、「第2方向」は、「巻回軸O1が延びる方向」である。
このため、図34に示す受電部20を搭載した場合においても、隣接領域R2および隣接領域R3から離れた位置にバッテリ15などの電子機器を配置する。これにより、でバッテリ15などの電子機器に強度高い電磁界が達することを抑制することができる。
(実施の形態4)
図37から図41を用いて、本実施の形態4に係る電動車両10について説明する。なお、図37から図41に示す構成のうち、上記図1から図36に示す構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
図37は、本実施の形態4に係る電動車両10を模式的に示す平面図である。この図37に示すように、受電部20は、後輪19Lと後輪19Rとの間に配置されている。
図38において、受電部20は、フェライトコア170と、このフェライトコア170に設けられたコイルユニット171とを含む。
フェライトコア170は、複数のコア片173,174,175,176を含む。各コア片173,174,175,176の一方の端部は、互いに接続されている。
コイルユニット171は、コア片173に巻回されたコイル184と、コア片174に巻回されたコイル181と、コア片175に巻回されたコイル182と、コア片176に巻回されたコイル183とを含む。これにより、フェライトコア170は、十字形状とされている。なお、フェライトコア170は板状に形成されている。
コイル184と、コイル182とは、いずれも、巻回軸O1aの周囲を取り囲むように形成されており、コイル184とコイル182とは互いに巻回軸O1aの延びる方向に間隔をあけて配置されている。コイル181と、コイル183とは、いずれも、巻回軸O1bの周囲を取り囲むように形成されており、コイル181とコイル183とは互いに巻回軸O1bの延びる方向に間隔をあけて配置されている。なお、この図38に示す例においては、巻回軸O1aと巻回軸O1bとは、互いに直交しているが、巻回軸O1aと巻回軸O1bとの交差角度が鋭角または鈍角となるようにしてもよい。
このように形成された受電部20は、各種のタイプの送電部にも対応することができる。図39は、図38に示す受電部20と、この受電部20と同じタイプの受電部20との間で電力伝送しているときの様子を示す斜視図である。この図39に示すように、送電部56は、十字形状のフェライトコア185と、このフェライトコア185に設けられたコイルユニット186とを含む。
フェライトコア185は、複数のコア片部を含む。コイルユニット186は、各コア片に巻回されたコイル187,188,189,190を含む。
このように形成された送電部56と受電部20との間で電力伝送する際には、送電部56のコイル187,188,189,190に電流が流れる。これにより、たとえば、図39に示す例においては、コイル184とコイル187との間で磁路195が形成される。コイル181とコイル188との間で磁路196が形成される。コイル182とコイル189との間で磁路197が形成される。コイル183とコイル190との間で磁路198が形成される。
このように、受電部20と、送電部56との間で複数の磁路が形成され、受電部20が送電部56から電力を受電する。このように、受電部20と送電部56との間で電力伝送する際において、コア片173とフェライトコア185との間では、磁束は、巻回軸O1aの延びる方向に膨らむ。コア片175とフェライトコア185との間では、磁束は、巻回軸O1aの延びる方向に膨らむ。また、コア片174とフェライトコア185との間と、コア片176とフェライトコア185との間とにおいては、磁束は、巻回軸O1bの延びる方向に膨らむ。
巻回軸O1aと巻回軸O1bとの二等分線を仮想直線O3および仮想直線O4とする。なお、仮想直線O3および仮想直線O4は、巻回軸O1aと巻回軸O1bとの交差点を通る。
強度の高い電磁界は、各コイル181,183から巻回軸O1bの延びる方向に広く分布し、コイル182,184から巻回軸O1aの延びる方向に広く分布する。
その一方で、強度の高い電磁界は、仮想直線O3および仮想直線O4の延びる方向には、強度の高い電磁界は、分布しにくい。
本実施の形態においては、図37において、「第1方向」は、「仮想直線O3および仮想直線O4の延びる方向」であり、「第2方向」は、「巻回軸O1a,O1bが延びる方向」である。
ここで、図37において、電動車両10の上方から視ると、隣接領域R4は、コイル184から巻回軸O1aの延びる方向に延びる領域である。隣接領域R5は、コイル181から巻回軸O1bが延びる方向に延びる領域である。隣接領域R6は、コイル182から巻回軸O1aの延びる方向に延びる領域である。隣接領域R7は、コイル183から巻回軸O1bの延びる方向に延びる領域である。電力伝送時には、隣接領域R4〜R7の領域で、強度の高い電磁界が形成される。
本実施の形態においては、バッテリ15などの電子機器は、コイル181〜184から巻回軸O1a,O1bが延びる方向と異なる方向に位置する領域に配置されると共に、隣接領域R4,R5,R6,R7とは、異なる領域に配置されている。
具体的には、電動車両10の上方から各電子機器を視ると、整流器13、コンバータ14、バッテリ15、パワーコントロールユニット16およびモータユニット17は、隣接領域R4,R5,R6,R7のいずれよりも電動車両10の前方側に配置されている。カメラ33は、隣接領域R4,R5,R6,R7のいずれかも電動車両10の後方側に離れている。
なお、本実施の形態においても、燃料タンク79の一部は、隣接領域R3内に位置し、器具収容部101の一部は、隣接領域R4内に位置する。
このため、本実施の形態においても、電子機器が電磁界から受ける影響を低減することができると共に、デッドスペースの有効活用が図られている。
図40は、受電部20と、送電部56との間で電力伝送するときの様子を示す斜視図である。この図40において、送電部56は、フェライトコア160と、コイル163とを含む。
基部162は、板状に形成されており、この基部162には、溝部164と、この溝部164の中央部から上方に向けて突出するように形成された軸部161とを含む。コイル163は、軸部161に巻回されている。
このように、形成された送電部56と受電部20との間で電力伝送する際には、送電部56のコイル163に電流が流れる。
これにより、受電部20と送電部56との間で磁路201,202が形成される。たとえば、磁路202は、軸部161と、エアギャップと、フェライトコア170の中央部と、コイル181内と、コア片174の端部と、エアギャップと、フェライトコア160とを通る。磁路202は、軸部161とエアギャップとフェライトコア170の中央部と、コイル183内と、コア片176と、エアギャップと、フェライトコア160とをとおる。
このように、受電部20と送電部56との間で磁路が形成されることで、コイル181と、コイル183とに大きな電流が流れる。これにより、受電部20が送電部56から電力を受電する。
ここで、コア片174と、フェライトコア160との間においては、磁束は、巻回軸O1bの延びる方向に広く分布する。同様にコア片176とフェライトコア160との間においても、電磁界は、巻回軸O1bの延びる方向広く分布する。
本実施の形態においては、バッテリ15などの電子機器は、隣接領域R4および隣接領域R6のいずれよりからも、離れた位置に設けられ、器具収容部101の一部が隣接領域R4内に位置している。
(実施の形態5)
図42を用いて、本実施の形態5に係る電動車両10について説明する。図42は、本実施の形態5に係る電動車両10を模式的に示す平面図である。この図42に示すように、受電部20は、2次コイル22の巻回軸O1が電動車両10の前後方向D1に向くように配置されている。
この図42に示す例においても、整流器13と、コンバータ14と、バッテリ15と、パワーコントロールユニット16と、モータユニット17とは、2次コイル22から巻回軸O1の延びる方向と異なる方向に位置する領域に配置されている。さらに、受電部20は、電動車両10の幅方向D2の中央部よりも右側面72側にオフセットするように配置されている。
その一方で、整流器13と、コンバータ14と、バッテリ15と、パワーコントロールユニット16と、モータユニット17とは、電動車両10の幅方向D2の中央部から左側面71側にオフセットするように配置されている。このため、整流器13と、コンバータ14と、バッテリ15と、パワーコントロールユニット16と、モータユニット17とは、隣接領域R2,R3とは異なる領域に位置している。このため、本実施の形態5に係る電動車両10においても、電子機器に強度の高い電磁界が達することを抑制することができる。
(実施の形態6)
図43および図44を用いて、本実施の形態6に係る電動車両10について説明する。図43は、電動車両10を示す左側面図であり、図44は、燃料タンク79と、受電部20と、バッテリ15とのレイアウトを模式的に示す斜視図である。この図43および図44に示すように、燃料タンク79は、受電部20の前方に設けられており、バッテリ15は、受電部20の上方に配置されている。
ここで、バッテリ15は、受電部20の上方に配置されているため、バッテリ15が位置する領域は、2次コイル22から巻回軸O1の延びる方向と異なる方向に位置している。このため、強度の高い電磁界がバッテリ15に達することが抑制されている。
さらに、バッテリ15が搭載された領域は、隣接領域R2,R3と異なる領域であり、強度の高い電磁界がバッテリ15に達することを抑制することができる。このように、バッテリ15などの電子機器と隣接領域R2,R3とが水平方向に離れた場合に限られず、高さ方向に離れていてもよい。
本実施の形態においては、バッテリ15は、フロアパネル49上に配置され、受電部20は、フロアパネル49の下面側に配置されている。このため、バッテリ15に強度の高い電磁界が達することを抑制することができる。
なお、上記の実施の形態においては、所謂電磁界共振(共鳴)結合などを利用した例について説明したが、所謂電磁誘導タイプの非接触充電方式にも適用することができる。なお、高周波電力ドライバ54からの電力を電磁誘導で1次コイル58に送電する電磁誘導コイルを設けてもよい。また、2次コイル22から電磁誘導で電力を受電して、整流器13に供給する電磁誘導コイルを配置してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。
本発明は、非接触電力伝送することが可能な車両に適用することができる。
10 電動車両、11,91 受電装置、13 整流器、14 コンバータ、15 バッテリ、15a 電池セル、15b サーミスタ、16 パワーコントロールユニット、17 モータユニット、17a フォトセンサー、18L 前輪、19L,19R 後輪、19a〜19e 配線、20,96 受電部、21,57,126,140,150,160,170,185 フェライトコア、22,58,92,94,97,99,121,122,123,124,142 コイル、23,59,95,98 キャパシタ、24,60 筐体、25,62 シールド、25a 天板部、25b 周壁部、26 蓋部、27,61 固定部材、28 ボルト、29a,29b,64a,64b 突出部、30,31 絶縁片、164 溝部、33 カメラ、34 表示部、35 第1端部、36 第2端部、37,75 上面、38,76 底面、39,40 側面、41,42 端面、43,45 長辺部、44,46 短辺部、47 サイドメンバ、49 フロアパネル、50,90 送電装置、51 外部給電装置、52 駐車スペース、53 交流電源、54 高周波電力ドライバ、55,157 制御部、56 送電部、63 蓋部材、65 磁路、66 ルーフ、67 ハッチ、67a 上面部、67b 背面部、68 荷物室、70 車両本体、71 左側面、72 右側面、73 正面、74 背面、77 給油部、78 充電部、79 燃料タンク、79a 本体部、79b 補助タンク部、80 駆動室、81 乗員収容室、O1a,O1b,O1,O4,O5 巻回軸、O3,O4 仮想直線、R1 領域、R2,R3,R4,R5,R6,R7 隣接領域、W3,W4,W5 幅。

Claims (9)

  1. 外部に設けられた送電部から非接触で電力を受電する受電部と
    電子機器と、を備えた車両であって、
    前記受電部は巻回軸の周囲を取り囲むように形成され、平板状のコアに巻回されたコイルを含み、前記コイルは、前記巻回軸が水平方向に延びるように配置され、
    前記電子機器が配置される領域は、前記コイルから前記巻回軸が延びる方向と異なる方向に位置する、車両。
  2. 前記電子機器は、電力を蓄電可能なバッテリと、前記バッテリに接続されたPCU(Power Control Unit)と、前記PCUに接続された回転電機とのいずれかである、請求項1に記載の車両。
  3. 前記コイルは、前記巻回軸が前記車両の幅方向に延びるように配置され、
    前記電子機器は、前記コイルよりも前記車両の前方側または後方側に配置された、請求項1に記載の車両。
  4. 外部に設けられた送電部から非接触で電力を受電する受電部と、
    電力を蓄電可能なバッテリを含む電子機器と、
    を備えた車両であって、
    前記受電部は巻回軸の周囲を取り囲むように形成されたコイルを含み、
    前記電子機器が配置される領域は、前記コイルから前記巻回軸が延びる方向と異なる方向に位置し、
    前記コイルの端部には、開口部が形成され、
    前記コイルの開口部から前記巻回軸の延びる方向に延びる領域を隣接領域とすると、前記電子機器は、前記隣接領域と異なる領域に配置され、
    前記車両は、車両の上方から視たときに、少なくとも一部が前記隣接領域内に位置する隣接機器をさらに備え、
    前記隣接機器は、電力以外のエネルギを蓄積可能な蓄積部と、前記蓄積部に接続され、前記エネルギを供給する供給部が接続される第1接続部と、前記バッテリに接続され、電力を供給する給電部が接続される第2接続部とのいずれか1つを有する、車両。
  5. 外部に設けられた送電部から非接触で電力を受電する受電部と、
    電子機器と、
    を備えた車両であって、
    前記受電部は巻回軸の周囲を取り囲むように形成されたコイルを含み、
    前記電子機器が配置される領域は、前記コイルから前記巻回軸が延びる方向と異なる方向に位置し、
    前記コイルの端部には、開口部が形成され、
    前記コイルの開口部から前記巻回軸の延びる方向に延びる領域を隣接領域とすると、前記電子機器は、前記隣接領域と異なる領域に配置され、
    前記巻回軸は、第1巻回軸と、前記第1巻回軸と異なる方向の第2巻回軸とを含み、
    前記コイルは、前記第1巻回軸の周囲を取り囲むように形成された第1コイルと、前記第2巻回軸の周囲を取り囲むように形成された第2コイルとを含み、
    前記隣接領域は、前記第1コイルから前記第2巻回軸が延びる方向に延びる第1隣接領域と、前記第2コイルから前記第2巻回軸が延びるに延びる第2隣接領域とを含む、車両。
  6. 前記送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記受電部の固有周波数の10%以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の車両。
  7. 前記受電部と前記送電部との結合係数は、0.1以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の車両。
  8. 前記受電部は、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて前記送電部から電力を受電する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の車両。
  9. 外部に設けられた送電部から非接触で電力を受電するコイルを含む受電部と
    電子機器と、を備えた車両であって、
    前記コイルは、巻回軸の周囲を取り囲むように形成され、平板状のコアに巻回されたコイルを含み、前記巻回軸が水平方向に延びるように配置され、
    前記受電部と前記送電部との間で電力伝送をすることで形成される電磁界は、前記コイルから第1方向よりも前記第1方向と異なる第2方向に向けて広く分布し、
    前記電子機器は、前記コイルから前記第2方向と異なる方向に位置する領域に配置された、車両。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2849314A4 (en) * 2012-05-09 2015-12-16 Toyota Motor Co Ltd VEHICLE COULD RECEIVE CONTACTLESS CURRENT
WO2013168240A1 (ja) 2012-05-09 2013-11-14 トヨタ自動車株式会社 車両
JP6043462B2 (ja) * 2012-09-27 2016-12-14 Ihi運搬機械株式会社 車両給電装置
JP6063719B2 (ja) * 2012-11-19 2017-01-18 株式会社東芝 無線電力伝送装置
JP5286445B1 (ja) * 2012-12-28 2013-09-11 株式会社日立パワーソリューションズ 電動式移動体の無線給電装置
JP6111139B2 (ja) * 2013-05-21 2017-04-05 株式会社テクノバ 双方向非接触給電装置
DE102013225241A1 (de) 2013-12-09 2015-06-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Feldabschirmung bei induktivem Laden
JP6107715B2 (ja) * 2014-03-19 2017-04-05 株式会社ダイフク 給電パッドとその給電パッドを用いたフォークリフトの非接触充電システム、および、受電パッドとその受電パッドを用いた非接触給電設備の2次側受電回路
AU2015236298B2 (en) * 2014-03-24 2018-08-09 Apple Inc. Magnetic shielding in inductive power transfer
US9806555B2 (en) * 2014-07-07 2017-10-31 Verizon Patent And Licensing Inc. Peer to peer self-optimizing resonant inductive charger
CN111976507B (zh) * 2014-09-02 2021-12-24 葛炽昌 具有交换电池组的电动车
EP3103674B1 (de) * 2015-06-12 2021-08-18 Brusa Elektronik AG Positionsbestimmungssystem, verfahren zur positionsbestimmung und system zur induktiven energieübertragung mit positionsbestimmungssystem
US10093195B2 (en) 2015-11-13 2018-10-09 Nio Usa, Inc. Integrated vehicle charging panel system and method of use
US10189363B2 (en) 2015-11-13 2019-01-29 Nio Usa, Inc. Electric vehicle roadway charging system and method of use
US9944192B2 (en) * 2015-11-13 2018-04-17 Nio Usa, Inc. Electric vehicle charging station system and method of use
US10059213B2 (en) 2015-11-13 2018-08-28 Nio Usa, Inc. Charging devices within wheel portions
US10336194B2 (en) 2015-11-13 2019-07-02 Nio Usa, Inc. Electric vehicle charging device alignment and method of use
US10756572B2 (en) 2016-05-20 2020-08-25 Lear Corporation Wireless charging pad having coolant assembly
JP6460068B2 (ja) * 2016-09-05 2019-01-30 トヨタ自動車株式会社 車両
US10245963B2 (en) * 2016-12-05 2019-04-02 Lear Corporation Air cooled wireless charging pad

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4220946B2 (ja) * 2004-08-11 2009-02-04 三菱重工業株式会社 電気車両、架線レス交通システム及び架線レス交通システムの制御方法
US7825543B2 (en) 2005-07-12 2010-11-02 Massachusetts Institute Of Technology Wireless energy transfer
WO2007008646A2 (en) 2005-07-12 2007-01-18 Massachusetts Institute Of Technology Wireless non-radiative energy transfer
WO2008051611A2 (en) * 2006-10-25 2008-05-02 Farkas Laszio High power wireless resonant energy transfer system transfers energy across an airgap
KR20110117732A (ko) 2007-03-27 2011-10-27 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지 무선 에너지 전달
JP4772744B2 (ja) * 2007-05-17 2011-09-14 昭和飛行機工業株式会社 非接触給電装置用の信号伝送コイル通信装置
US8030888B2 (en) * 2007-08-13 2011-10-04 Pandya Ravi A Wireless charging system for vehicles
CN101784407B (zh) * 2007-08-24 2013-08-14 丰田自动车株式会社 车辆
JP5381011B2 (ja) 2008-10-20 2014-01-08 トヨタ自動車株式会社 給電システム
EP2360049B1 (en) * 2008-11-21 2016-04-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric vehicle
JP5467569B2 (ja) 2009-01-21 2014-04-09 国立大学法人埼玉大学 非接触給電装置
JP2010183812A (ja) * 2009-02-09 2010-08-19 Toyota Industries Corp 共鳴型非接触充電システム
JP2010246348A (ja) * 2009-04-09 2010-10-28 Fujitsu Ten Ltd 受電装置、及び送電装置
JP5354539B2 (ja) 2009-08-25 2013-11-27 国立大学法人埼玉大学 非接触給電装置
WO2011046227A2 (en) 2009-10-14 2011-04-21 Panasonic Corporation Electric machine and power supply system having battery pack
JP5506327B2 (ja) 2009-10-27 2014-05-28 株式会社ヘッズ 非接触電力供給装置
JP5504333B2 (ja) * 2010-03-04 2014-05-28 本田技研工業株式会社 電気自動車
JP5051257B2 (ja) 2010-03-16 2012-10-17 トヨタ自動車株式会社 車両
JP5139469B2 (ja) * 2010-04-27 2013-02-06 株式会社日本自動車部品総合研究所 コイルユニットおよび非接触給電システム
DE102010027640B4 (de) 2010-07-19 2023-10-05 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Elektrobeladungssystem und Verfahren zum berührungslosen Beladen einer Batterie in einer mobilen Einheit
US9552920B2 (en) * 2010-07-28 2017-01-24 General Electric Company Contactless power transfer system
JP5530848B2 (ja) 2010-07-28 2014-06-25 トヨタ自動車株式会社 コイルユニット、非接触電力送電装置、非接触電力受電装置、車両および非接触電力給電システム
DE102010044999A1 (de) * 2010-09-10 2012-03-15 Li-Tec Battery Gmbh Anordnung und Verfahren zum Laden einer Fahrzeugbatterie
JP5730587B2 (ja) * 2011-01-05 2015-06-10 昭和飛行機工業株式会社 磁界共鳴方式の非接触給電装置
JP5658592B2 (ja) * 2011-02-21 2015-01-28 国立大学法人埼玉大学 移動体用非接触給電装置
EP2849314A4 (en) 2012-05-09 2015-12-16 Toyota Motor Co Ltd VEHICLE COULD RECEIVE CONTACTLESS CURRENT
WO2013168240A1 (ja) 2012-05-09 2013-11-14 トヨタ自動車株式会社 車両
JPWO2013168241A1 (ja) 2012-05-09 2015-12-24 トヨタ自動車株式会社 車両

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