JP6145318B2 - 非接触充電用送電装置 - Google Patents

Description

本発明は、非接触充電用送電装置に関し、特に電気自動車やハイブリッド車、或いは工場内等を走行する無人搬送車（以下、「ＡＧＶ」という）の充電に好適な非接触充電用送電装置に関する。

電気自動車やＡＧＶ等の電動車両の充電システムとして、非接触充電システムが知られている。例えば、特許文献１には、プリント基板の第１の層に設けられた一次コイルと、プリント基板の第２の層に設けられた共鳴コイルとを備えた、非接触充電システムに適用される送電装置が開示されている。

特開２０１０−７３９７６号公報

ところで、従来の送電装置では、図６（給電線等は省略）に例示するように、電動車両が走行する路面１０２上に送電コイル１０１が内蔵された送電ボックス１００を設置する必要がある。例えば、当該送電ボックス１００を路面１０２上に常設して、これにより大きな段差が形成されると、通行の妨げとなる場合がある。

本発明に係る非接触充電用送電装置において、送電コイル及び該コイルを被覆する可撓性シートを含み、受電コイルを搭載した電動車両の走行路に配置される送電コイル部材と、前記送電コイルに電力を供給するための給電線と、を備えた、前記電動車両の非接触充電システムに適用される送電装置であって、前記送電コイル部材は、可撓性のあるシート形状を有し、前記送電コイルは、当該送電コイルよりも大きな２枚のシート材の間に挟まれ、前記２枚のシート材同士が接合され、前記各シート材と前記送電コイルも接合されていることを特徴とする。また、当該送電装置において、前記給電線は、可撓性のある帯状に形成され、前記送電コイル部材のシート面の内接円の直径は、前記送電コイル部材の厚みの１０倍以上の長さであり、前記給電線の厚みは、前記送電コイル部材の厚みよりも薄いことが好適である。

本発明に係る非接触充電用送電装置において、１枚の前記送電コイル部材に複数の前記送電コイルを設けることができる。

本発明に係る非接触充電用送電装置によれば、送電コイルをシート状とすることで、大きな段差のない略平坦な路面を形成することができる。これにより、送電装置が通行の妨げとなることを防止できる。シート状の送電コイルは、持ち運び、位置変更が容易であり、また筒状に丸めて収納することも可能である。

本発明の第１の実施形態である電動車両の非接触充電システムを模式的に示す図である。 図１の非接触充電システムに適用される送電装置を模式的に示す図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第２の実施形態である電動車両の非接触充電システムを模式的に示す図である。 本発明の第３の実施形態である電動車両の非接触充電システムを構成する送電装置を模式的に示す図である。 従来の非接触充電システムを構成する送電装置を模式的に示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。
なお、各図面（図１，３を除く）では、図面の明瞭化の観点から、実際には見えない送電コイル２２等を実線で図示している。

図１は、第１の実施形態である非接触充電システム１０の概略構成を示す。
図１に示すように、非接触充電システム１０は、送電装置２０と、電動車両１１に搭載される受電装置３０と、各装置を制御して電動車両１１の非接触充電を実行する図示しない制御装置とを備える。送電装置２０は、電動車両１１の走行路に配置される。ここで、走行路には、電動車両１１が通る道路、駐車場やサービスステーション等の車両停車位置も含まれる。

図１に示す例では、駐車場の電動車両１１の停止位置に送電装置２０を構成する１つの送電コイル部材２１が配置され、電動車両１１の停車時に非接触充電を行う。例えば、送電コイル部材２１の上に電動車両１１の受電装置３０が位置するときに、送電コイル部材２１から電力伝送用の電磁波が送電される。そして、受電装置３０の受電コイル３１により当該電磁波を受波し、これに基づく電力によって電動車両１１に搭載されたバッテリ１２が充電される。

送電装置２０は、送電コイル部材２１、送電コイル部材２１に電力を供給する電源回路２４、送電コイル部材２１と電源回路２４とを接続する給電線２５、及び図示しないキャパシタ等を備える。送電コイル部材２１は、詳しくは後述するように（図２，３参照）、電力伝送用の電磁波を送電する送電部としての機能を有する送電コイル２２を含む。送電コイル２２は、例えば平面状に周回する導線によって形成される。

受電装置３０は、電力伝送用の電磁波を受波する受波部としての機能を有する受電コイル３１、受電コイル３１とバッテリ１２との間に設けられる充電回路３２、及び図示しないキャパシタ等を備える。即ち、受電コイル３１は充電回路３２に接続され、充電回路３２にはバッテリ１２が接続されている。受電コイル３１は、例えば送電コイル２２と同様に、平面状に周回する導線（コイル線）によって形成される。

非接触充電（給電）の方式は、特に限定されず、例えば電磁誘導方式、共鳴方式のいずれであってもよい。共鳴方式の場合、送電コイル２２から受電コイル３１への電力伝送は、送電コイル２２側の回路と受電コイル３１側の回路との結合共振（共鳴）によって行われる。送電コイル２２は、例えばキャパシタと共に送電側の共振回路を形成し、受電コイル３１は、キャパシタと共に受電側の共振回路を形成する。送電側と受電側とで共振周波数を同一の周波数とし、送電側の共振回路と受電側の共振回路を該周波数で結合共振させる。これにより、送電コイル２２と受電コイル３１とを機械的に接触させることなく、送電装置２０から電動車両１１に電力を供給することができる。

以下、図２，３をさらに参照して、送電装置２０の構成、特に送電コイル部材２１及び給電線２５の構成について詳説する。

図１〜３に示すように、送電コイル部材２１は、可撓性のあるシート形状を有する。ここで、可撓性とは、柔軟で曲げることが可能な性質を意味する。送電コイル部材２１が可撓性を有することで持ち運びや収納が容易になる。また、シート形状とは、厚みが薄く、面積の大きな平べったい形状を意味する。具体的には、厚みに対するシート面の内接円の直径が１０倍程度以上である形状が好ましい。送電コイル部材２１をシート化することにより、送電コイル部材２１を設置した場合にも路面が略平坦となり、通行の妨げにならない。また、設置が容易であり、路面に凹凸があっても設置可能である。

１枚の送電コイル部材２１は、例えば１つの送電コイル２２と、該コイルを被覆する可撓性シートであるシート材２３とで構成される。送電コイル部材２１を構成するシート材２３は、可撓性を有する非金属材料であれば特に限定されない。例えば、プラスチック（樹脂）、ゴム、布等を用いることができる。即ち、送電コイル部材２１は、送電コイル２２がシート材２３で覆われて保護された構造を有する。

送電コイル部材２１の形状・寸法は、特に限定されず、電気自動車等の電動車両１１に用いる場合、例えば３０ｃｍ角〜４０ｃｍ角程度の寸法を有する四角形状のシート形状とすることができる。また、送電コイル部材２１を構成する送電コイル２２は、図１に示す丸型コイルに限定されず、角型コイル（図５参照）等その他の形状であってもよい。

送電コイル部材２１は、例えば２枚のシート材２３を準備して送電コイル２２を挟み込んで製造することができる。具体的には、送電コイル２２よりも大きな２枚のシート材２３の間に送電コイル２２を挟んで、シート材２３同士、及び各シート材２３と送電コイル２２とを接着剤等を用いて接合することにより製造できる。或いは、プラスチック材料等を用いてインサート成形により製造されてもよい。

給電線２５は、送電コイル２２に電力を供給するためのケーブルであって、上記のように送電コイル２２と電源回路２４とを接続する。給電線２５は、導線を樹脂等で被覆した構造を有し、可撓性のある帯状に形成されていることが好適である。ここで、帯状とは、厚みが薄く、所定幅を有する細長い形状を意味する。給電線２５は、例えば送電コイル部材２１よりも厚みが薄く、一定の幅を有する。

以上のように、送電装置２０を備える非接触充電システム１０によれば、送電コイル２２及び給電線２５をシート状、帯状とすることで、大きな段差のない略平坦な路面を形成することができる。これにより、送電装置２０が通行の妨げとなることを防止できる。また、シート状の送電コイル部材２１は、持ち運び、位置変更が容易であるため、常設する必要がなく、例えば充電終了後に収納することもできる。送電コイル部材２１は、可撓性を有するため、例えば筒状に丸めて、或いは折り畳んで収納することも可能である。

図４は、第２の実施形態である非接触充電システム１０ｘの概略構成を示す。
以下では、上記実施形態との相違点について詳説し、重複する説明は省略する。

図４に示すように、非接触充電システム１０ｘは、ＡＧＶ４０の走行路に沿って配置された複数の送電コイル部材２１を含む送電装置２０ｘと、ＡＧＶ４０に搭載される受電装置３０ｘと、各装置を制御してＡＧＶ４０の非接触充電を実行する制御装置５０とを備える。ＡＧＶ４０は走行路に沿って自動走行し、非接触充電システム１０ｘは、ＡＧＶ４０の走行中における非接触充電を可能とする。本実施形態では、ＡＧＶ４０のかかる自動走行も制御装置５０の機能により実行される。

複数の送電コイル部材２１は、給電線２５により互いに接続されている。なお、各送電コイル２２への給電方法は、特に限定されないが、各送電コイル２２への給電をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ等を設け、ＡＧＶ４０の走行に合わせて当該ＯＮ／ＯＦＦを実行できることが好ましい。

送電コイル部材２１には、ＡＧＶ４０の自動走行に使用するトレースセンサを埋め込むこともできる。トレースセンサとして磁気センサを用いる場合は、例えば送電コイル部材２１に磁石や磁気テープを埋め込み、ＡＧＶ４０に当該磁石等の磁力を検出する検出器を搭載することができる。その他、ＡＧＶ４０の走行路に走行ラインを描いて、これを赤外線センサ等で検出する方法も挙げられるが、本実施形態では後述の方法によりＡＧＶ４０の走行制御を実行するものとする。

非接触充電システム１０ｘは、上記のように、制御装置５０を備える。制御装置５０は、送電装置２０ｘ及び受電装置３０ｘを制御してＡＧＶ４０の非接触充電を実行する充電制御手段５１を有する。本実施形態では、制御装置５０がＡＧＶ４０の自動走行を制御する走行制御手段５２をさらに有する。

充電制御手段５１は、例えばＡＧＶ４０の走行に合わせて各送電コイル部材２１の送電コイル２２への給電をＯＮ／ＯＦＦする。即ち、送電コイル部材２１が配置された走行路に沿って自動走行するＡＧＶ４０の直下に位置する送電コイル２２に対して選択的に給電することが好ましい。そして、送電側と受電側とで共振周波数を同一の周波数とし、送電側の共振回路と受電側の共振回路を該周波数で結合共振させて送電装置２０ｘからＡＧＶ４０に電力を供給する。

走行制御手段５２は、ＡＧＶ４０の走行制御システムの一部を構成する。走行制御システムは、送電コイル２２の磁界を検出する磁気センサ４１を有する。磁気センサ４１は、ＡＧＶ４０に搭載されている。走行制御手段５２は、磁気センサ４１により検出された送電コイル２２の磁界に基づきＡＧＶ４０を走行路に沿って自動走行させる機能を有する。これにより、磁石や磁気テープ等をシートに埋め込むことなく、送電コイル２２の磁界を利用してＡＧＶ４０の走行路に沿った自動走行を可能とする。

図５は、第３の実施形態である送電コイル部材２１ｙを示す。
図５に示すように、１枚の送電コイル部材２１ｙに、複数の送電コイル２２ｙを設けてもよい。この場合も受電コイル３１は１つであることが好ましく、即ち１つの受電コイル３１に対して複数の送電コイル２２ｙを設けることができる。図５に示す例では、角型コイルである送電コイル２２ｙを９個設けた形態を示すが、コイル形状や個数はこれに限定されない。当該構成によれば、例えば電動車両１１の停車位置を厳密に調整しなくても、受電コイル３１の直下にいずれかの送電コイル２２ｙが位置して、効率の良い電力伝送を行うことが可能となる。

１０，１０ｘ 非接触充電システム、１１ 電動車両、１２ バッテリ、２０，２０ｘ 送電装置、２１，２１ｙ 送電コイル部材、２２，２２ｙ 送電コイル、２３ シート材、２４ 電源回路、２５ 給電線、３０，３０ｘ 受電装置、３１ 受電コイル、３２ 充電回路、４０ ＡＧＶ、４１ 磁気センサ、５０ 制御装置、５１ 充電制御手段、５２ 走行制御手段、１００ 送電ボックス、１０１ 送電コイル、１０２ 路面

Claims (3)

1. 送電コイル及び該コイルを被覆する可撓性シートを含み、受電コイルを搭載した電動車両の走行路に配置される送電コイル部材と、
   前記送電コイルに電力を供給するための給電線と、
   を備えた、前記電動車両の非接触充電システムに適用される送電装置であって、
   前記送電コイル部材は、可撓性のあるシート形状を有し、
   前記送電コイルは、当該送電コイルよりも大きな２枚のシート材の間に挟まれ、
   前記２枚のシート材同士が接合され、前記各シート材と前記送電コイルも接合されていることを特徴とする非接触充電用送電装置。
2. 請求項１に記載の非接触充電用送電装置において、
   前記給電線は、可撓性のある帯状に形成され、
   前記送電コイル部材のシート面の内接円の直径は、前記送電コイル部材の厚みの１０倍以上の長さであり、
   前記給電線の厚みは、前記送電コイル部材の厚みよりも薄いことを特徴とする非接触充電用送電装置。
3. 請求項１又は２に記載の送電装置において、
   １枚の前記送電コイル部材には、複数の前記送電コイルが設けられていることを特徴とする非接触充電用送電装置。

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