JP6076321B2 - Non-contact power supply system and electric vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、ハイブリッド車両や電気自動車等の電動車両のバッテリに非接触で給電する非接触給電システム及び当該電動車両に関する。 The present invention relates to a non-contact power supply system that supplies power to a battery of an electric vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle in a non-contact manner and the electric vehicle.
電動機によって駆動されるハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両に搭載されたバッテリを充電する技術として、充電時の利便性を考慮した非接触給電技術が注目されている。非接触給電の技術方式としては、電磁誘導方式と磁気共鳴方式が広く知られている。電磁誘導方式はシェーバーや電動歯ブラシ等に採用され、磁気共鳴方式はスマートフォン等の充電装置に採用が検討されている。 As a technique for charging a battery mounted on an electric vehicle such as a hybrid car or an electric car driven by an electric motor, a non-contact power feeding technique considering the convenience at the time of charging attracts attention. Electromagnetic induction methods and magnetic resonance methods are widely known as non-contact power supply technology methods. The electromagnetic induction method is used for shavers, electric toothbrushes, and the like, and the magnetic resonance method is being studied for charging devices such as smartphones.
非接触給電装置の電動車両への適用に際しては、各方式によって問題点がそれぞれ異なる。電磁誘導方式では、路面や壁面等に設けられた送電側の一次コイルと、電動車両に設けられた受電側の二次コイルとの正確な位置合わせが要求される。さらに、一次コイルと二次コイルの間隔が広がると送電が困難となる。 When the non-contact power feeding apparatus is applied to an electric vehicle, the problems are different depending on each method. In the electromagnetic induction method, accurate alignment between the primary coil on the power transmission side provided on the road surface or the wall surface and the secondary coil on the power reception side provided on the electric vehicle is required. Furthermore, power transmission becomes difficult when the distance between the primary coil and the secondary coil increases.
一方、特許文献1等に記載されている磁気共鳴方式では、電磁誘導方式ほどの正確な一次コイルと二次コイルの位置合わせは要求されない。さらに、送電量及び一次コイルと二次コイルの間隔の増大に伴い漏洩磁界による磁界エミッション(放射妨害波)が発生し易くなるため、他の電子機器への影響や法規への対応が容易ではない。 On the other hand, in the magnetic resonance method described in Patent Document 1 and the like, the positioning of the primary coil and the secondary coil as accurate as the electromagnetic induction method is not required. In addition, magnetic field emissions (radiated interference waves) due to leakage magnetic fields are likely to occur as the amount of power transmission and the distance between the primary and secondary coils increase, making it difficult to respond to other electronic devices and comply with laws and regulations. .
こういった各方式の利点と問題点を鑑みた上での技術が特許文献2及び特許文献3に記載されている。特許文献2には、一次コイルと二次コイルの位置合わせを正確に行うべく、電気自動車の前部又は後部に設けた凹形状の開口部に二次コイルを設け、駐車場の壁面に凸形状の一次コイルを設け、一次コイルが弾性体等で変位可能とした技術が記載されている。また、特許文献3には、メス型の充電受け部が前部又は後部に設けられた電気自動車のバッテリを非接触で充電するための、オス型の充電端子を有する充電器が設けられた誘導型充電接続器が記載されている。
Techniques in view of the advantages and problems of these methods are described in Patent Document 2 and
上記説明した特許文献2及び特許文献3に記載された技術では、車両に搭載されたバッテリの充電時に給電装置側の突起物と嵌合するための凹部が車両に設けられている。しかし、当該凹部の開口部が車両の前面又は後面に設けられるため、車両の意匠性が著しく低下する。
In the techniques described in Patent Document 2 and
本発明の目的は、車両の意匠性への影響を最小限に留めつつ、嵌合する2つのコイルユニットを用いて、電動車両への非接触給電が可能な非接触給電システム及び電動車両を提供することである。 An object of the present invention is to provide a non-contact power feeding system and an electric vehicle capable of non-contact power feeding to an electric vehicle using two coil units to be fitted while minimizing the influence on the design of the vehicle. It is to be.
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、
路面(例えば、後述の実施形態での路面11)に配設される一次コイル(例えば、後述の実施形態での一次コイル30)と、前記一次コイルが前記路面から鉛直方向上向きに突出可能に前記一次コイルを付勢する弾性部材(例えば、後述の実施形態でのコイルばね34)と、を有する一次コイルユニット(例えば、後述の実施形態での一次コイルユニット20,60)と、
二次コイル(例えば、後述の実施形態での二次コイル50)を有し、前記路面から突出した前記一次コイルユニットに嵌合する、電動車両(例えば、後述の実施形態での電動車両12)の底部(例えば、後述の実施形態での底部13)に配設された二次コイルユニット(例えば、後述の実施形態での二次コイルユニット40)と、を備え、
前記一次コイルユニットに前記二次コイルユニットが嵌合した状態で、前記一次コイルから前記二次コイルに非接触で給電を行う非接触給電システムであって、
前記電動車両は、前記一次コイルユニットに前記二次コイルユニットが嵌合するための凹状空間(例えば、後述の実施形態での凹状空間41)を有し、
前記電動車両の前方(例えば、後述の実施形態での前面部14)及び後方のいずれか一方側には前記凹状空間の開口部(例えば、後述の実施形態での開口部42)が設けられ、
前記開口部の上端高さ(例えば、後述の実施形態での上端高さH1)は、前記凹状空間の上端部(例えば、後述の実施形態での上端部44)の高さ(例えば、後述の実施形態での上端高さH2)よりも低い。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1
A primary coil (for example, a
An electric vehicle (for example, an
A non-contact power feeding system that feeds power from the primary coil to the secondary coil in a non-contact manner with the secondary coil unit fitted to the primary coil unit,
The electric vehicle has a concave space (for example, a
An opening (for example, an
The upper end height of the opening (for example, the upper end height H1 in the embodiment described later) is the height (for example, described later) of the upper end portion of the concave space (for example, the
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、
前記凹状空間は、前記開口部と前記凹状空間の上端部とを連結するテーパ部(例えば、後述の実施形態でのテーパ部43)を有する。
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1,
The concave space has a tapered portion (for example, a
また、請求項3に記載の発明では、請求項1又は2に記載の発明において、
前記開口部の上端高さは、前記凹状空間の上端部における最も低い箇所の高さに等しい。
In the invention according to
The upper end height of the opening is equal to the height of the lowest point in the upper end of the concave space.
また、請求項4に記載の発明では、請求項1〜3のいずれか一項に記載の発明において、
前記一次コイルユニットは、前記鉛直方向に対して直交する平面内において前記一次コイルが変位可能に前記一次コイルを支持する支持部材(例えば、後述の実施形態での玉23)を有する。
Moreover, in invention of Claim 4, in invention of any one of Claims 1-3,
The primary coil unit includes a support member (for example, a
また、請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の発明において、
前記一次コイルユニットは、前記凹状空間に対して摺動する摺動部材(例えば、後述の実施形態でのガイドボール35)を有する。
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4,
The primary coil unit includes a sliding member (for example, a
また、請求項6に記載の発明では、請求項1〜5のいずれか1項に記載の発明において、
前記一次コイルユニットは、
第1分割ユニット(例えば、後述の実施形態での第1分割ユニット61)と、
第2分割ユニット(例えば、後述の実施形態での第2分割ユニット62)と、
前記第1分割ユニット及び前記第2分割ユニットを相対回動可能に連結するヒンジ部(例えば、後述の実施形態でのヒンジ部63)と、
前記第1分割ユニット及び前記第2分割ユニットが前記路面に対して平面状に展開した展開状態(例えば、後述の実施形態での展開状態FP)と、前記第1分割ユニット及び前記第2分割ユニットが前記路面から鉛直方向上向きに突出した屹立状態(例えば、後述の実施形態での屹立状態SP)と、の間を遷移させる駆動部(例えば、後述の実施形態での駆動部64)と、
を有する。
Moreover, in invention of Claim 6, in invention of any one of Claims 1-5,
The primary coil unit is
A first division unit (for example, a
A second divided unit (for example, a second divided
A hinge part (for example, a
An unfolded state (for example, unfolded state FP in an embodiment described later) in which the first divided unit and the second divided unit are deployed in a planar shape with respect to the road surface, and the first divided unit and the second divided unit A drive unit (for example, a
Have
また、請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、
前記一次コイルユニットは、
前記一次コイルユニット近傍への車両の進入を検知する検知部(例えば、後述の実施形態での検知部67)と、
前記検知部が前記一次コイルユニット近傍への車両の進入を検知すると、前記一次コイルユニットが前記展開状態から前記屹立状態へ遷移するよう前記駆動部を制御する制御部(例えば、後述の実施形態での制御部66)と、
を有する。
The invention according to claim 7 is the invention according to claim 6,
The primary coil unit is
A detection unit (for example, a
When the detection unit detects the vehicle approaching the vicinity of the primary coil unit, the control unit (for example, in an embodiment described later) controls the drive unit so that the primary coil unit transitions from the deployed state to the upright state. Control unit 66),
Have
また、請求項8に記載の発明では、請求項6又は7に記載の発明において、
前記屹立状態へ遷移した前記一次コイルユニットに前記二次コイルユニットが嵌合した状態では、電磁誘導方式に基づいて前記一次コイルから前記二次コイルに非接触で給電を行い、前記一次コイルユニットが前記展開状態にあるときは、磁気共鳴方式に基づいて前記一次コイルから他の電動車両が有する二次コイル(例えば、後述の実施形態での二次コイル50)に非接触で給電を行い、
前記一次コイルユニットは、前記屹立状態か前記展開状態かに応じて、給電方式を選択する給電方式選択部(例えば、後述の実施形態での給電方式選択部65)を有する。
In the invention according to
In a state where the secondary coil unit is fitted to the primary coil unit that has transitioned to the standing state, power is supplied from the primary coil to the secondary coil in a non-contact manner based on an electromagnetic induction method, and the primary coil unit When in the unfolded state, power is supplied in a non-contact manner from the primary coil to a secondary coil of another electric vehicle (for example, a
The primary coil unit includes a power supply method selection unit (for example, a power supply
また、請求項9に記載の発明は、
路面(例えば、後述の実施形態での路面11)に配設される一次コイル(例えば、後述の実施形態での一次コイル30)と、前記一次コイルが前記路面から鉛直方向上向きに突出可能に前記一次コイルを付勢する弾性部材(例えば、後述の実施形態でのコイルばね34)と、を有する一次コイルユニット(例えば、後述の実施形態での一次コイルユニット20)から給電される電動車両(例えば、後述の実施形態での電動車両12)であって、
二次コイル(例えば、後述の実施形態での二次コイル50)を有し、前記路面から突出した前記一次コイルユニットに嵌合した状態で前記一次コイルから前記二次コイルに非接触で給電が行われる、当該電動車両の底部(例えば、後述の実施形態での底部13)に配設された二次コイルユニット(例えば、後述の実施形態での二次コイルユニット40)と、
前記一次コイルユニットに前記二次コイルユニットが嵌合するための凹状空間(例えば、後述の実施形態での凹状空間41)と、を備え、
当該電動車両の前方(例えば、後述の実施形態での前面部14)及び後方のいずれか一方側には前記凹状空間の開口部(例えば、後述の実施形態での開口部42)が設けられ、
前記開口部の上端高さ(例えば、後述の実施形態での上端高さH1)は、前記凹状空間の上端高さ(例えば、後述の実施形態での上端高さH2)よりも低い。
The invention according to claim 9 is
A primary coil (for example, a
A secondary coil (for example, a
A concave space (for example, a
An opening (for example, an
An upper end height of the opening (for example, an upper end height H1 in an embodiment described later) is lower than an upper end height of the concave space (for example, an upper end height H2 in an embodiment described later).
請求項1に記載の発明及び請求項9に記載の発明によれば、路面から鉛直方向上向きに突出可能に付勢された一次コイルを有する一次コイルユニットに向けて電動車両が進行していくに従って、一次コイルユニットは当該電動車両の開口部から凹状空間の上端と当接しながら凹状空間の奥まで到達して、電動車両の底部に配設された二次コイルユニットが一次コイルユニットに嵌合する。したがって、電動車両の運転者は、開口部を一次コイルユニットに対して位置合わせした後は、一次コイルユニットが凹状空間の奥に進入していくよう運転すれば良い。当該電動車両が有する開口部の上端高さは、凹状空間の上端部の高さよりも低いので、当該開口部による電動車両の意匠性への影響を著しく軽減させることができる。 According to the invention described in claim 1 and the invention described in claim 9, as the electric vehicle travels toward the primary coil unit having a primary coil that is urged so as to protrude vertically upward from the road surface. The primary coil unit reaches the depth of the concave space from the opening of the electric vehicle while contacting the upper end of the concave space, and the secondary coil unit disposed at the bottom of the electric vehicle is fitted to the primary coil unit. . Therefore, the driver of the electric vehicle may drive so that the primary coil unit enters the back of the concave space after aligning the opening with the primary coil unit. Since the upper end height of the opening portion of the electric vehicle is lower than the height of the upper end portion of the concave space, the influence of the opening portion on the design of the electric vehicle can be remarkably reduced.
請求項2に記載の発明によれば、鉛直方向上向きに付勢された一次コイルを有する一次コイルユニットが電動車両の開口部から凹状空間の奥に進入する際、凹状空間は、開口部と凹状空間の上端部とを連結するテーパ部を有するので、一次コイルユニットが当接する凹状空間の上端高さは緩やかに変化していく。このため、一次コイルユニットはスムーズに凹状空間の奥に進入できる。従って、運転者が違和感なく本発明に係る非接触給電システムを利用することができる。 According to the second aspect of the present invention, when the primary coil unit having the primary coil biased upward in the vertical direction enters the interior of the recessed space from the opening of the electric vehicle, the recessed space is formed in the shape of the opening and the recessed shape. Since it has the taper part which connects with the upper end part of space, the upper end height of the concave space which a primary coil unit contact | abuts changes gradually. For this reason, the primary coil unit can smoothly enter the interior of the concave space. Therefore, the driver can use the non-contact power feeding system according to the present invention without a sense of incongruity.
請求項3に記載の発明によれば、開口部の上端高さが凹状空間の上端部における最も低い箇所の高さに等しいため、開口部による電動車両の意匠性への影響を最小にすることができる。
According to the invention described in
請求項4に記載の発明によれば、一次コイルユニットの支持部材によって支持される一次コイルは、鉛直方向に対して直交する平面内において変位可能であるので、一次コイルユニットが凹状空間に進入する際に電動車両が一次コイルユニットに対して左右方向及び前後方向に多少ズレて運転されても、二次コイルユニットに対する一次コイルユニットのズレを修正することができる。したがって、高度な運転技術を有さない運転者であっても、一次コイルユニットに対する二次コイルユニットの位置を正確に合わせることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the primary coil supported by the support member of the primary coil unit can be displaced in a plane orthogonal to the vertical direction, so that the primary coil unit enters the concave space. Even when the electric vehicle is operated with a slight shift in the left-right direction and the front-rear direction with respect to the primary coil unit, the shift of the primary coil unit with respect to the secondary coil unit can be corrected. Therefore, even a driver who does not have advanced driving technology can accurately align the position of the secondary coil unit with respect to the primary coil unit.
請求項5に記載の発明によれば、一次コイルユニットは、凹状空間に対して摺動する摺動部材を有するので、一次コイルユニットは凹状空間との当接箇所と円滑に摺接しながら凹状空間の奥に進入することができる。すなわち、凹状空間に当接する一次コイルユニットとの摩擦が摺動部材によって低減されるため、運転者はより一層の違和感なく本発明に係る非接触給電システムを利用することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the primary coil unit has the sliding member that slides with respect to the concave space. Therefore, the primary coil unit is in the concave space while smoothly sliding in contact with the contact portion with the concave space. You can enter the back. That is, since friction with the primary coil unit that contacts the concave space is reduced by the sliding member, the driver can use the non-contact power feeding system according to the present invention without further discomfort.
請求項6に記載の発明によれば、一次コイルユニットは、第1分割ユニットと、第2分割ユニットと、これら2つの分割ユニットを相対回動可能に連結するヒンジ部と、2つの分割ユニットを展開状態と屹立状態との間で遷移させる駆動部とを有するので、開口部から凹状空間の奥に進入していく際の一次コイルユニットを展開状態から屹立状態に遷移させることで、一次コイルユニットに二次コイルユニットを嵌合させることができる。従って、必要な場合においてのみ一次コイルユニットを屹立状態とすることができるため、一次コイルユニットが配設される路面の用途が非接触給電のみには限定されず、他の用途にも利用され得る。 According to the invention described in claim 6, the primary coil unit includes a first divided unit, a second divided unit, a hinge portion that connects the two divided units so as to be relatively rotatable, and two divided units. Since it has a drive part which makes a transition between the unfolded state and the standing state, the primary coil unit is made to transition from the unfolded state to the standing state by moving the primary coil unit when entering the back of the concave space from the opening. The secondary coil unit can be fitted into the. Therefore, since the primary coil unit can be brought into an upright state only when necessary, the use of the road surface on which the primary coil unit is disposed is not limited to non-contact power feeding, and can be used for other purposes. .
請求項7に記載の発明によれば、一次コイルユニットは、車両の進入を検知する検知部と、車両の進入時に一次コイルユニットが展開状態から屹立状態へ遷移するよう駆動部を制御する制御部とを備えるので、凹状空間を有する電動車両の進入時に限って屹立状態に遷移した一次コイルユニットに二次コイルユニットを嵌合させることができる。従って、車両の進入を検知しないときの一次コイルユニットは展開状態であるため、一次コイルユニットが配設される路面が他の用途で利用される場合に、一次コイルユニットが障害にならない。 According to the seventh aspect of the present invention, the primary coil unit includes a detection unit that detects entry of the vehicle, and a control unit that controls the drive unit so that the primary coil unit transitions from the deployed state to the standing state when the vehicle enters. Therefore, the secondary coil unit can be fitted to the primary coil unit that has transitioned to the standing state only when the electric vehicle having the concave space enters. Therefore, since the primary coil unit when the vehicle entry is not detected is in the deployed state, the primary coil unit does not become an obstacle when the road surface on which the primary coil unit is disposed is used for other purposes.
請求項8に記載の発明によれば、一次コイルユニットが屹立状態か展開状態かに応じて、給電方式選択部が電磁誘導方式及び磁気共鳴方式のいずれか一方を選択して、一次コイルから二次コイルへの非接触給電が行われるので、凹状空間を有さない電動車両に対しても最適な給電方式で給電することができる。 According to the eighth aspect of the invention, the feeding method selection unit selects either the electromagnetic induction method or the magnetic resonance method depending on whether the primary coil unit is in an upright state or in a deployed state, and the second coil is removed from the primary coil. Since non-contact power feeding to the next coil is performed, power can be fed by an optimum power feeding method even to an electric vehicle that does not have a concave space.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとし、以下の説明において、前後、左右、上下は、運転者から見た方向に従い、図面に車両の前方をFr、後方をRr、左側をL、右側をR、上方をU、下方をD、として示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the drawings are viewed in the direction of the reference numerals, and in the following description, front, rear, left and right, and top and bottom are in accordance with the direction seen from the driver, and the front of the vehicle is Fr, rear is Rr, left is L, right R, upper is shown as U, and lower is shown as D.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の非接触給電システムを示す構成図である。図3は、非接触給電システムを構成する一次コイルユニットの斜視図である。図4は、非接触給電システムを構成する二次コイルユニットを備えた電動車両の側面図である。図5は、図4に示す電動車両の前面図である。なお、図1は、図3のI−I線断面図でもある。図1に示すように、第1の実施形態の非接触給電システムは、路面11に配設される一次コイルユニット20と、電動車両12の底部13に配設される二次コイルユニット40とを備える。当該非接触給電システムでは、電動車両12の運転者が一次コイルユニット20に向けて進行するよう運転して、電動車両12が所定の位置に到達することで、二次コイルユニット40は一次コイルユニット20に嵌合する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a contactless power feeding system according to the first embodiment. FIG. 3 is a perspective view of a primary coil unit constituting the non-contact power feeding system. FIG. 4 is a side view of an electric vehicle including a secondary coil unit constituting the non-contact power feeding system. FIG. 5 is a front view of the electric vehicle shown in FIG. 1 is also a cross-sectional view taken along the line II of FIG. As shown in FIG. 1, the non-contact power feeding system of the first embodiment includes a
<一次コイルユニット>
一次コイルユニット20は、路面11上に配設された固定基台21を有する。固定基台21の上面に設けられた複数(例えば、4ヶ所)の凹部22には、それぞれ玉23が転動自在に配置されている。固定基台21の上部には、下面に設けられた凹部25で玉23を覆うように可動基台24が載置されている。複数の玉23が、固定基台21の凹部22及び可動基台24の凹部25間で転動することにより、可動基台24は、固定基台21に対して路面11に平行な平面内で左右方向及び前後方向に移動自在である。また、可動基台24と固定基台21との間には、固定基台21に対して路面11に平行な平面内で可動基台24を左右方向及び前後方向に付勢する、路面11に平行に設けられたバネ26が設けられている。バネ26の付勢力によって、外力が加わらない時の可動基台24は、固定基台21上の略中央に位置する。
<Primary coil unit>
The
一次コイルユニット20は、路面11から突出する突出部材29が内部に保持する2つの一次コイル30を有する。2つの一次コイル30は、各コイル面が左右方向を向くよう、突出部材29の左側面内側及び右側面内側に配設されている。なお、2つの一次コイル30には、商用電力を供給する外部電源36から給電回路37を介して電力が供給される。給電回路37は、図2に示すように、外部電源36から供給される電力を整流及びAC/DC変換する回路である。給電回路37が有するAC/DC変換回路は、制御部38によって駆動制御される。
The
突出部材29は、平面視において前端31が略V字形に尖った前半部32と、前半部32から連続形成された平面視において矩形状の後半部33とから構成される。突出部材29の前半部32及び後半部33共に、各天井面は、前面視(後面視)において上端が逆V字形に尖った形状である。即ち、一次コイルユニット20の上部には、前後方向に延びる稜線が形成されている。また、突出部材29の前半部32の上部は、側面視において、前端31に向かうに従って上端の高さが次第に低くなるテーパ形状に構成されている。また、突出部材29の稜線を形成している前半部32及び後半部33の各上部には、複数のガイドボール35が配設されている。ガイドボール35は、後述するように、一次コイルユニット20の突出部材29が電動車両12の凹状空間41に進入する際に、凹状空間41の内壁面との摺動部材として機能する。
The projecting
可動基台24の略中央には、突出部材29が嵌合可能な支持孔27が設けられ、支持孔27の縁部には、支持孔27に嵌合した突出部材29を側方から支持する壁部28が設けられている。支持孔27内にはコイルばね34が配設されており、コイルばね34は、突出部材29を常に上方(路面11に対して鉛直方向)に向けて付勢する。したがって、コイルばね34によって付勢された突出部材29は、壁部28によって側方から支持された状態で、可動基台24の支持孔27から鉛直方向上向きに突出し、上下方向に摺動自在である。
A
<二次コイルユニット>
図4及び図5に示すように、二次コイルユニット40は、電動車両12の底部13に形成された凹状空間41に近接する車体側に配設されている。二次コイルユニット40は、一次コイルユニット20の突出部材29が電動車両12の凹状空間41の奥まで進入することで、一次コイルユニット20と嵌合する。また、二次コイルユニット40は、2つの二次コイル50を有する。二次コイル50のコイル面は、図1に示すように、一次コイルユニット20に二次コイルユニット40が嵌合した状態で一次コイル30のコイル面と対向するよう配設されている。このため、一次コイル30が通電すると、電磁誘導の作用によって二次コイル50に電流が流れる。この誘導電流によって、電動車両12のバッテリ48は、整流器46及び電圧レベルの変換を行うコンバータ47を介して充電される。
<Secondary coil unit>
As shown in FIGS. 4 and 5, the
凹状空間41は、一次コイルユニット20の突出部材29と略同じ形状を有する空間であり、一次コイルユニット20の突出部材29が嵌入可能である。電動車両12の前面部14には、凹状空間41の前端部である略逆V字形の開口部42が開口する。開口部42は、凹状空間41に連続している。
The
凹状空間41は、図5に示す前面視において、一次コイルユニット20と同様に上端が逆V字形に尖った形状である。また、凹状空間41は、図4に示す側面視において、開口部42から斜め上方に延び、凹状空間41の上端部44に連結するように傾斜したテーパ部43を有する。開口部42の上端高さH1は、凹状空間41の上端部44の高さH2よりも低い。このため、開口部42による電動車両12の前面部14における意匠性への影響を著しく軽減できる。さらに好ましい構成としては、開口部42の上端高さH1が、凹状空間41の上端部44における最も低い箇所の高さに等しいことが望ましい。このような構成とすることで、開口部42による電動車両12の前面部14における意匠性への影響を最小にすることができる。
The
<一次コイルユニットと二次コイルユニットの嵌合までの経過>
以下、二次コイルユニット40が一次コイルユニット20に嵌合するまでの経過について、図6〜図15を参照して詳細に説明する。二次コイルユニット40が一次コイルユニット20に嵌合するまでの経過は、電動車両12が一次コイルユニット20に接近した接近状態(図6及び図7)と、一次コイルユニット20の先端が電動車両12の凹状空間41の開口部42に進入を開始した進入開始状態(図8及び図9)と、一次コイルユニット20の突出部材29の一部が電動車両12の凹状空間41に進入した一部進入状態(図10及び図11)と、一次コイルユニット20の突出部材29の全体が電動車両12の凹状空間41に進入した全体進入状態(図12及び図13)と、一次コイルユニット20に二次コイルユニット40が嵌合した嵌合状態(図14及び図15)が、この順に遷移する。
<Progress until mating of primary coil unit and secondary coil unit>
Hereinafter, the process until the
図6及び図7に示す接近状態では、電動車両12の運転者は、路面11から立設する一次コイルユニット20の突出部材29の前端31に電動車両12の開口部42の位置を合わせて、電動車両12が一次コイルユニット20に向けて進行するよう運転する。このとき可動基台24は、固定基台21に対して路面11に平行な平面内で左右方向及び前後方向に移動自在であるため、開口部42の左右中心と突出部材29の左右中心とが一致している必要はない。接近状態から電動車両12がさらに進行すると、図8及び図9に示す進入開始状態となる。
6 and 7, the driver of the
進入開始状態では、開口部42が、ガイドボール35を介して、突出部材29の前半部32に形成されたテーパ状の上端に当接して突出部材29を押し下げながら、電動車両12の進行に従い突出部材29が電動車両12の凹状空間41に進入していく。このとき、図9に示すように、突出部材29の前半部32に形成された平面視V字部と開口部42のV字部とが摺接することで、突出部材29は左右方向に押圧される。この押圧力によって突出部材29及び可動基台24が複数の玉23を介して固定基台21上で移動し、後述の進入状態では、開口部42の左右中心と突出部材29の左右中心とが一致する。
In the approach start state, the
図10及び図11に示す一部進入状態では、開口部42が、ガイドボール35を介して、突出部材29の後半部33の上端に当接して突出部材29を押し下げた状態のまま、電動車両12の進行に従い突出部材29が電動車両12の凹状空間41にさらに進入していく。図12及び図13に示す全体進入状態では、凹状空間41が有するテーパ部43が、ガイドボール35を介して、突出部材29の後半部33の上端に当接して、電動車両12の進行に従い突出部材29が電動車両12の凹状空間41にさらに進入していく。このとき、突出部材29は、当接するテーパ部43の上端高さの変化に伴い、コイルばね34の付勢力によって上方向に戻っていく。
In the partially entered state shown in FIGS. 10 and 11, the electric vehicle is maintained with the
図14及び図15に示す嵌合状態では、凹状空間41の上端部44が、ガイドボール35を介して、突出部材29の後半部33の上端に当接し、突出部材29の前端31が凹状空間41の奥壁45に当接する。このとき、一次コイルユニット20と二次コイルユニット40は嵌合しており、運転者は、突出部材29の前端31が凹状空間41の奥壁45に当接しているために抵抗を感じて、電動車両12を停車する。なお、電動車両12の停車位置の前後方向のズレは、突出部材29及び可動基台24が複数の玉23を介して固定基台21上で移動して、突出部材29が固定基台21に対して前後移動することで吸収される。
14 and 15, the
以上説明したように、本実施形態によれば、路面11から鉛直方向上向きに突出可能に付勢された一次コイル30を有する一次コイルユニット20に向けて電動車両12が進行していくに従って、一次コイルユニット20は電動車両12の開口部42から凹状空間41の上端と当接しながら凹状空間41の奥まで到達して、電動車両12の底部に配設された二次コイルユニット40が一次コイルユニット20に嵌合する。したがって、電動車両12の運転者は、開口部42を一次コイルユニット20に対して位置合わせした後は、一次コイルユニット20が凹状空間41の奥に進入していくよう運転すれば良い。電動車両12が有する開口部42の上端高さH1は、凹状空間41の上端部44の高さH2よりも低いので、開口部42による電動車両12の意匠性への影響は最小限に留められる。
また、二次コイルユニット40に一次コイルユニット20が嵌合した状態のときに一次コイル30に通電すれば、電磁誘導方式によって電動車両12のバッテリ48に非接触で給電することができる。電磁誘導方式による非接触給電は、磁界エミッション(放射妨害波)を抑えつつ、大電力を給電することができるため、大容量のバッテリを搭載した電動車両であっても短時間での充電が可能となる。
さらに、電動車両12は、乗員数や荷物の有無等により高さが変動する。しかし、一次コイルユニット20は、コイルばね34により常に上方に付勢されているので、電動車両12の高さの変動に影響されることなく、確実に二次コイルユニット40に嵌合できる。
As described above, according to the present embodiment, as the
Further, if the
Furthermore, the height of the
また、鉛直方向上向きに付勢された一次コイル30を有する一次コイルユニット20が電動車両12の開口部42から凹状空間41の奥に進入する際、凹状空間41は、開口部42と凹状空間41の上端部44とを連結するテーパ部43を有するので、一次コイルユニット20が当接する凹状空間41の上端高さは緩やかに変化していく。このため、一次コイルユニット20はスムーズに凹状空間41の奥に進入できる。従って、運転者が違和感なく本発明に係る非接触給電システムを利用することができる。
In addition, when the
また、一次コイル30は、複数の玉23によって支持され、鉛直方向に対して直交する平面内において変位可能であるので、一次コイルユニット20が凹状空間41に進入する際に電動車両12が一次コイルユニット20に対して左右方向及び前後方向に多少ズレて運転されても、二次コイルユニット40に対する一次コイルユニット20のズレを修正することができる。したがって、高度な運転技術を有さない運転者であっても、一次コイルユニット20に対する二次コイルユニット40の位置を正確に合わせることができる。
Further, since the
また、一次コイルユニット20は、凹状空間41に対して摺動する複数のガイドボール35を有するので、一次コイルユニット20は凹状空間41との当接箇所と円滑に摺接しながら凹状空間41に進入することができる。すなわち、凹状空間41に当接する一次コイルユニット20との摩擦がガイドボール35によって低減されるため、運転者はより一層の違和感なく本発明に係る非接触給電システムを利用することができる。
Further, since the
(第2の実施形態)
図16は、第2の実施形態の非接触給電システムを示す構成図である。図16に示すように、第2の実施形態の非接触給電システムは、路面11に配設される一次コイルユニット60と、電動車両12の底部13に配設される二次コイルユニット40とを備える。二次コイルユニット40は第1の実施形態と同様であり、図16において、図1と共通する構成要素には同じ参照符号が付されている。
(Second Embodiment)
FIG. 16 is a configuration diagram illustrating the non-contact power feeding system according to the second embodiment. As shown in FIG. 16, the non-contact power feeding system of the second embodiment includes a
<一次コイルユニット>
第2の実施形態の一次コイルユニット60は、第1分割ユニット61と、第2分割ユニット62と、第1分割ユニット61及び第2分割ユニット62を相対回動可能に連結するヒンジ部63と、第1分割ユニット61及び第2分割ユニット62を駆動して、後述する展開状態FPと屹立状態SPとに遷移させる駆動部64と、給電方法を電磁誘導方式又は磁気共鳴方式に切り換える給電方式選択部65と、駆動部64を制御する制御部66と、電動車両の進入を検知する検知部67とを有する。なお、図16に実線で示す一次コイルユニット60は展開状態FPである。一方、図16に破線で示す一次コイルユニット60は屹立状態SPである。
<Primary coil unit>
The
第1分割ユニット61は略台形状に形成され、一次コイル71を内部に保持する。同様に、第2分割ユニット62も略台形状に形成され、一次コイル72を内部に保持する。なお、展開状態FPでの一次コイル71,72は、コイル面が鉛直方向を向くよう保持されている。
The 1st division |
ヒンジ部63は、展開状態FPにある第1分割ユニット61と第2分割ユニット62との接合点Pに配設されており、第1分割ユニット61及び第2分割ユニット62を接合点Pを中心として相対回動可能に連結している。
The
駆動部64は、制御部66からの指示に応じて、第1分割ユニット61及び第2分割ユニット62を接合点Pを中心として回動させて、第1分割ユニット61及び第2分割ユニット62が路面11に対して平面状に展開した展開状態FP(図16及び図17(b)を参照)及び第1分割ユニット61及び第2分割ユニット62が路面11から鉛直方向上向きに突出した屹立状態SP(図19(b)を参照)のいずれか一方に遷移させる。屹立状態SPにおける第1分割ユニット61及び第2分割ユニット62の路面11から屹立した部分の形状は、第1の実施形態で説明した突出部材29の路面11から突出した上部形状と同じである。
The
給電方式選択部65は、一次コイルユニット60から二次コイルユニット40への給電方法を、電磁誘導方式又は磁気共鳴方式のいずれかに切り換える。給電方式選択部65は、一次コイルユニット60が屹立状態SPのときは電磁誘導方式を選択し、一次コイルユニット60が展開状態FPのときは磁気共鳴方式を選択する。給電方式選択部65が電磁誘導方式を選択した場合には、一次コイル71,72へ電磁誘導の制御により電力を供給する。一方、給電方式選択部65が磁気共鳴方式を選択した場合には、一次コイル71,72へ磁気共鳴の制御により、共振周波数にて電力を供給する。
The power feeding
検知部67は、例えば圧力センサであり、一次コイルユニット60に向けて進行する車両のタイヤが載る固定基台21上に配設される。検知部67は、一次コイルユニット60に向けて進入する車両の進行を感圧値等に基づいて検知して、制御部66に検知信号を送信する。制御部66は、検知部67からの検知信号に基づく一次コイルユニット60に向けた車両の進行程度に応じて、一次コイルユニット60が展開状態FPから屹立状態SPに遷移するよう駆動部64を制御する。
The
なお、第1分割ユニット61及び第2分割ユニット62は、第1の実施形態で説明した可動基台24と同様の構造を備える可動基台(図示せず)上に配設することが好ましい。これにより、屹立状態SPの一次コイルユニット60において、屹立した第1分割ユニット61及び第2分割ユニット62と電動車両12の凹状空間41との相対位置が厳密に合わなくとも、可動基台の左右方向及び前後方向の移動によって両者間のズレを修正することができる。
In addition, it is preferable to arrange | position the 1st division |
<一次コイルユニットと二次コイルユニットの嵌合までの経過>
以下、二次コイルユニット40が一次コイルユニット60に嵌合するまでの経過について、図17(a)〜図19(b)を参照して詳細に説明する。二次コイルユニット40が一次コイルユニット60に嵌合するまでの経過は、電動車両12が一次コイルユニット60に接近した接近状態(図17(a)及び図17(b))と、一次コイルユニット60が展開状態FPから屹立状態SPに遷移途中の過渡状態(図18(a)及び図18(b))と、一次コイルユニット60に二次コイルユニット40が嵌合した嵌合状態(図19(a)及び図19(b))が、この順に遷移する。
<Progress until mating of primary coil unit and secondary coil unit>
Hereinafter, the process until the
図17(a)及び図17(b)に示す接近状態では、一次コイルユニット60は、第1分割ユニット61及び第2分割ユニット62が路面11に対して平面状に展開した展開状態FPである。このとき、電動車両12の運転者は、一次コイルユニット60のヒンジ部63に電動車両12の開口部42の位置を合わせて、電動車両12が一次コイルユニット60に向けて進行するよう運転する。一次コイルユニット60に向けて進行する電動車両12のタイヤは固定基台21上を進む。一次コイルユニット60の制御部66は、固定基台21に配設された検知部67からの検知信号に基づいて、一次コイルユニット60に対する電動車両12の進行程度を判別する。
In the approaching state shown in FIGS. 17A and 17B, the
一次コイルユニット60に向けた電動車両12の進行中は、図18(a)及び図18(b)に示す過渡状態である。過渡状態時の制御部66は、一次コイルユニット60に向けた電動車両12の進行程度に応じて、一次コイルユニット60が展開状態FPから屹立状態SPに遷移するよう駆動部64を制御する。このとき、駆動部64は、図18(b)に示すように、第1分割ユニット61及び第2分割ユニット62を接合点Pを中心として回動させる。なお、展開状態FPから屹立状態SPに遷移途中の第1分割ユニット61及び第2分割ユニット62は、電動車両12の凹状空間41の内壁とは干渉しない。
While the
図19(a)及び図19(b)に示す嵌合状態では、屹立状態SPの一次コイルユニット60が電動車両12の凹状空間41に嵌入されるため、電動車両12の底部に配設された二次コイルユニット40が一次コイルユニット60に嵌合し、運転者は電動車両12を停車する。このとき、一次コイル71,72のコイル面は、二次コイル50のコイル面に対向し、給電方式選択部65は電磁誘導方式を選択する。したがって、一次コイル71,72が通電すると、電磁誘導の作用によって二次コイル50に電流が流れる。この誘導電流によって、電動車両12のバッテリ48は、整流器46及び電圧レベルの変換を行うコンバータ47を介して充電される。
In the fitted state shown in FIGS. 19A and 19B, the
上記説明では、電動車両12が凹状空間41を有するため、一次コイルユニット60は展開状態FPから屹立状態SPに遷移できるが、図20に示すように、凹状空間41を有さない電動車両が一次コイルユニット60に向けて進行した場合には、一次コイルユニット60は屹立状態SPに遷移できない。この場合、制御部66は、図21に示すように一次コイルユニット60を展開状態FPに戻し、給電方式選択部65は磁気共鳴方式を選択する。したがって、一次コイル71,72が通電すると、当該電動車両の底面に配設されたコイル面が鉛直方向を向く二次コイルには、磁気共鳴の作用によって電流が流れる。この電流によって、電動車両のバッテリは整流器及びコンバータを介して充電される。
In the above description, since the
以上説明したように、本実施形態によれば、一次コイルユニット60は、第1分割ユニット61と、第2分割ユニット62と、これら2つの分割ユニット61,62を相対回動可能に連結するヒンジ部63と、2つの分割ユニット61,62を展開状態FPと屹立状態SPとの間を遷移させる駆動部64とを有するので、開口部42から凹状空間41の奥に進入していく際の一次コイルユニット60を展開状態FPから屹立状態SPに遷移させることで、一次コイルユニット60に二次コイルユニット40を嵌合させることができる。すなわち、一次コイルユニット60に向けた電動車両12の進行に従って第1分割ユニット61及び第2分割ユニット62の屹立高さは徐々に高くなるため、電動車両の開口部の上端高さH1が凹状空間41の上端部の高さH2のより低くても、二次コイルユニット40は一次コイルユニット60に嵌合される。また、必要な場合においてのみ一次コイルユニット60を屹立状態とすることができるため、一次コイルユニット60が配設される路面11の用途が非接触給電のみには限定されず、他の用途にも利用され得る。
As described above, according to the present embodiment, the
なお、一次コイルユニット60は、接近状態時に車両の進入を検知した際には、一次コイルユニット60に向けた車両の進行前に展開状態FPから屹立状態SPに遷移しても良い。屹立状態SPの一次コイルユニット60は、第1の実施形態の一次コイルユニット20と同様に作用する。
When the
また、一次コイルユニット60は、車両の進入を検知する検知部67と、車両の進入時に一次コイルユニット60が展開状態FPから屹立状態SPへ遷移するよう駆動部64を制御する制御部66とを備えるので、凹状空間41を有する電動車両12の進入時に限って屹立状態SPに遷移した一次コイルユニット60に二次コイルユニット40を嵌合させることができる。従って、車両の進入を検知しないときの一次コイルユニット60は展開状態であるため、一次コイルユニット60が配設される路面11が他の用途で利用される場合に、一次コイルユニット60が障害にならない。
Further, the
また、一次コイルユニット60が屹立状態SPか展開状態FPかに応じて、給電方式選択部65が電磁誘導方式及び磁気共鳴方式のいずれかの一方を選択して、一次コイル71,72から二次コイル50への非接触給電が行われるので、凹状空間41を有さない電動車両に対しても最適な給電方式で給電することができる。
Further, depending on whether the
尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上記第1及び第2の実施形態では、凹状空間41の開口部42が電動車両12の前面部14に設けられているが、電動車両12の後面部に設けられてもよい。
In addition, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably. For example, in the first and second embodiments, the
11 路面
12 電動車両
13 底部
14 前面部
20 一次コイルユニット
23 玉(支持部材)
30 一次コイル
34 コイルばね
35 ガイドボール
40 二次コイルユニット
41 凹状空間
42 開口部
43 テーパ部
50 二次コイル
60 一次コイルユニット
61 第1分割ユニット
62 第2分割ユニット
63 ヒンジ部
64 駆動部
65 給電方式選択部
66 制御部
67 検知部
H1 開口部の上端高さ
H2 凹状空間の上端部の高さ
FP 展開状態
SP 屹立状態
DESCRIPTION OF
30
Claims (9)
二次コイルを有し、前記路面から突出した前記一次コイルユニットに嵌合する、電動車両の底部に配設された二次コイルユニットと、を備え、
前記一次コイルユニットに前記二次コイルユニットが嵌合した状態で、前記一次コイルから前記二次コイルに非接触で給電を行う非接触給電システムであって、
前記電動車両は、前記一次コイルユニットに前記二次コイルユニットが嵌合するための凹状空間を有し、
前記電動車両の前方及び後方のいずれか一方側には前記凹状空間の開口部が設けられ、
前記開口部の上端高さは、前記凹状空間の上端部の高さよりも低い、非接触給電システム。 A primary coil unit having a primary coil disposed on a road surface, and an elastic member that urges the primary coil so that the primary coil can protrude vertically upward from the road surface;
A secondary coil unit disposed on the bottom of the electric vehicle, having a secondary coil and fitted to the primary coil unit protruding from the road surface,
A non-contact power feeding system that feeds power from the primary coil to the secondary coil in a non-contact manner with the secondary coil unit fitted to the primary coil unit,
The electric vehicle has a concave space for fitting the secondary coil unit to the primary coil unit,
An opening of the concave space is provided on one of the front and rear sides of the electric vehicle,
The non-contact power feeding system, wherein an upper end height of the opening is lower than a height of an upper end of the concave space.
前記凹状空間は、前記開口部と前記凹状空間の上端部とを連結するテーパ部を有する、非接触給電システム。 The contactless power supply system according to claim 1,
The said recessed space is a non-contact electric power feeding system which has a taper part which connects the said opening part and the upper end part of the said recessed space.
前記開口部の上端高さは、前記凹状空間の上端部における最も低い箇所の高さに等しい、非接触給電システム。 It is a non-contact electric power feeding system according to claim 1 or 2,
The contactless power feeding system, wherein an upper end height of the opening is equal to a height of a lowest portion in an upper end portion of the concave space.
前記一次コイルユニットは、前記鉛直方向に対して直交する平面内において前記一次コイルが変位可能に前記一次コイルを支持する支持部材を有する、非接触給電システム。 It is a non-contact electric supply system according to any one of claims 1 to 3,
The said primary coil unit is a non-contact electric power feeding system which has a supporting member which supports the said primary coil so that the said primary coil can displace in the plane orthogonal to the said perpendicular direction.
前記一次コイルユニットは、前記凹状空間に対して摺動する摺動部材を有する、非接触給電システム。 It is a non-contact electric supply system according to any one of claims 1 to 4,
The said primary coil unit is a non-contact electric power feeding system which has a sliding member which slides with respect to the said concave space.
前記一次コイルユニットは、
第1分割ユニットと、
第2分割ユニットと、
前記第1分割ユニット及び前記第2分割ユニットを相対回動可能に連結するヒンジ部と、
前記第1分割ユニット及び前記第2分割ユニットが前記路面に対して平面状に展開した展開状態と、前記第1分割ユニット及び前記第2分割ユニットが前記路面から鉛直方向上向きに突出した屹立状態と、の間を遷移させる駆動部と、
を有する、非接触給電システム。 It is a non-contact electric supply system according to any one of claims 1 to 5,
The primary coil unit is
A first division unit;
A second divided unit;
A hinge portion for connecting the first divided unit and the second divided unit so as to be relatively rotatable;
An unfolded state in which the first divided unit and the second divided unit are developed in a plane with respect to the road surface; and an upright state in which the first divided unit and the second divided unit protrude vertically upward from the road surface; , A drive unit that transitions between,
A contactless power supply system.
前記一次コイルユニットは、
前記一次コイルユニット近傍への車両の進入を検知する検知部と、
前記検知部が前記一次コイルユニット近傍への車両の進入を検知すると、前記一次コイルユニットが前記展開状態から前記屹立状態へ遷移するよう前記駆動部を制御する制御部と、
を有する、非接触給電システム。 The contactless power supply system according to claim 6,
The primary coil unit is
A detection unit for detecting the approach of the vehicle in the vicinity of the primary coil unit;
A control unit that controls the drive unit so that the primary coil unit transitions from the deployed state to the upright state when the detection unit detects an approach of a vehicle in the vicinity of the primary coil unit;
A contactless power supply system.
前記屹立状態へ遷移した前記一次コイルユニットに前記二次コイルユニットが嵌合した状態では、電磁誘導方式に基づいて前記一次コイルから前記二次コイルに非接触で給電を行い、前記一次コイルユニットが前記展開状態にあるときは、磁気共鳴方式に基づいて前記一次コイルから他の電動車両が有する二次コイルに非接触で給電を行い、
前記一次コイルユニットは、前記屹立状態か前記展開状態かに応じて、給電方式を選択する給電方式選択部を有する、非接触給電システム。 It is a non-contact electric power feeding system according to claim 6 or 7,
In a state where the secondary coil unit is fitted to the primary coil unit that has transitioned to the standing state, power is supplied from the primary coil to the secondary coil in a non-contact manner based on an electromagnetic induction method, and the primary coil unit When in the unfolded state, non-contact power is supplied from the primary coil to the secondary coil of another electric vehicle based on the magnetic resonance method,
The said primary coil unit is a non-contact electric power feeding system which has the electric power feeding system selection part which selects an electric power feeding system according to the said standing state or the said unfolding state.
二次コイルを有し、前記路面から突出した前記一次コイルユニットに嵌合した状態で前記一次コイルから前記二次コイルに非接触で給電が行われる、当該電動車両の底部に配設された二次コイルユニットと、
前記一次コイルユニットに前記二次コイルユニットが嵌合するための凹状空間と、を備え、
当該電動車両の前方及び後方のいずれか一方側には前記凹状空間の開口部が設けられ、
前記開口部の上端高さは、前記凹状空間の上端高さよりも低い、電動車両。 An electric vehicle powered by a primary coil unit having a primary coil disposed on a road surface, and an elastic member that biases the primary coil so that the primary coil can protrude vertically upward from the road surface,
A secondary coil disposed at the bottom of the electric vehicle that has a secondary coil and is fed in a non-contact manner from the primary coil to the secondary coil while being fitted to the primary coil unit protruding from the road surface. The next coil unit,
A concave space for fitting the secondary coil unit to the primary coil unit, and
An opening of the concave space is provided on either the front or rear side of the electric vehicle,
The electric vehicle, wherein an upper end height of the opening is lower than an upper end height of the concave space.
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