JP6076321B2 - 非接触給電システム及び電動車両 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

特開２０１２−２３１６０３号公報 特開平９−１０２４２９号公報 特許第４２０４１８４号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 一次コイルユニットの電気回路を示す図である。 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。 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４に示す電動車両の前面図である。 電動車両が一次コイルユニットに接近した接近状態の側面図である。 電動車両が一次コイルユニットに接近した接近状態の平面図である。 一次コイルユニットの先端が電動車両の凹状空間の開口部に進入を開始した進入開始状態の側面図ある。 一次コイルユニットの先端が電動車両の凹状空間の開口部に進入を開始した進入開始状態の平面図である。 一次コイルユニットの突出部材の一部が電動車両の凹状空間に進入した一部進入状態の側面図ある。 一次コイルユニットの突出部材の一部が電動車両の凹状空間に進入した一部進入状態の平面図である。 一次コイルユニットの突出部材の全体が電動車両の凹状空間に進入した全体進入状態の側面図ある。 一次コイルユニットの突出部材の全体が電動車両の凹状空間に進入した全体進入状態の平面図である。 一次コイルユニットが二次コイルユニットに嵌合した嵌合状態の側面図ある。 一次コイルユニットが二次コイルユニットに嵌合した嵌合状態の平面図である。 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。 （ａ）は電動車両が一次コイルユニットに接近した接近状態を示す側面図、（ｂ）は展開状態の一次コイルユニット及び電動車両の一部を前面から見た模式図である。 （ａ）は一次コイルユニットが展開状態から屹立状態に遷移途中の過渡状態を示す側面図、（ｂ）は展開状態から屹立状態に遷移途中の一次コイルユニット及び電動車両の一部を前面から見た模式図である。 （ａ）は一次コイルユニットに二次コイルユニットが嵌合した嵌合状態を示す側面図、（ｂ）は屹立状態の一次コイルユニット及び電動車両の一部を前面から見た模式図である。 凹状空間を有さない電動車両が一次コイルユニットに向けて進行した場合の状態を前面から見た模式図である。 凹状空間を有さない電動車両の進行時に一次コイルユニットが展開状態に戻った状態を前面から見た模式図である。

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。

（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。

＜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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (9)

1. 路面に配設される一次コイルと、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と、を有する一次コイルユニットと、
   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。
2. 請求項１に記載の非接触給電システムであって、
   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を有する、非接触給電システム。
3. 請求項１又は２に記載の非接触給電システムであって、
   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、非接触給電システム。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の非接触給電システムであって、
   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を有する、非接触給電システム。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の非接触給電システムであって、
   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を有する、非接触給電システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の非接触給電システムであって、
   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。
7. 請求項６に記載の非接触給電システムであって、
   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。
8. 請求項６又は７に記載の非接触給電システムであって、
   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。
9. 路面に配設される一次コイルと、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と、を有する一次コイルユニットから給電される電動車両であって、
   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。

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