JP6345448B2 - コイルユニット及び非接触給電装置 - Google Patents

Description

本発明は、ケーブルなどを介さずに給電が可能な非接触給電技術に関し、具体的には、対向配置されたコイル間の相互誘導により誘導起電力を生じさせて電力供給を行うコイルユニットの構造に関する。

電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle)やプラグインハイブリッド自動車(ＰＨＶ：Plug-in Hybrid Vehicle)を普及させる上では、これらの車両に外部から電力供給するための給電装置を広く設置する必要がある。その中でも、車両に給電ケーブルを接続することなく所定スペースに駐車させるだけで車両への電力供給が可能な非接触給電装置の開発・実用化が近年進められている（特許文献１参照）。

非接触給電装置で用いられる非接触（ワイヤレス）給電方式としては、電磁誘導方式、電磁波送信方式、共鳴方式などが知られているが、特許文献１には電磁誘導方式による非接触給電装置の一構成が例示されている。電磁誘導方式の非接触給電装置は、例えば駐車スペースに設置された給電側のコイルユニット（インフラ側一次コイルユニット）と車両に搭載された受電側のコイルユニット（車両側二次コイルユニット）を所定位置で対向させた状態で、インフラ側の電源から一次コイルに交流電圧を印加する。一次コイルに交流電圧が印加されると、車両側の二次コイルの中心軸方向に交流磁界が生じて二次コイルの輪の中を貫通し、相互誘導により該二次コイルに電圧が誘起されて誘導起電力を生じさせる。誘起された誘導起電力は、受電側のコイルユニットに接続された電源装置（電池パック等）に供給されて蓄電される。

ところで、特許文献１に開示するように非接触給電装置は一般的に屋外に設置されるため、設置場所の環境による影響を受け易い。給電側のコイルユニットは車庫や駐車場の地面にアンカーなどにより固定（もしくは一部埋設）され、受電側のコイルユニットは車両の床下に固定される場合が多く、風雨、泥水や塵埃などに晒される厳しい環境下で用いられることも少なくない。したがってこのような厳しい環境から保護すべく、コイルは防水パッキン等の密封部材で防水された密封ケースに収容され、浸水等による異常や故障の発生防止が図られている。

特開２０１２−１６１０６号公報

非接触給電装置では、一次コイルと二次コイルの位置ずれ、端的には給電側と受電側のコイルユニットの位置ずれを許容して給電を確実に行うために、密封ケースの表面積が大きくとられている。このため、密封ケースは、外気に晒される面積が大きく、季節や天候、時間帯等で大きく変動する外気の影響を受け、温度変動し易い。また、コイル自体が通電時に発熱するため、コイルの通電時の密封ケース内の温度は非通電時（待機時）よりも上昇する。したがって、外気温が低い状態で給電が行われると、外気温程度に低下したコイルが通電により発熱し、ケース内温度が外気温に対して大きく上昇するため、ケース内圧も上昇して外圧（大気圧）との間に気圧差が生じる。また、外気温が高い状態では、コイルが発熱しない非通電時であっても密封されたケース内の温度は上昇するから、ケース内圧が上昇する。このような状態が継続した場合、例えばコイルや防水パッキンなどの収容部品に変形などが生じて機能低下を招くおそれがある。

本発明はこれを踏まえてなされたものであり、その解決しようとする課題は、ユニットの内部と外部の気圧差により生じる内部収容部品の機能低下を防止可能なコイルユニット及び非接触給電装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、対向配置されたコイル間の相互誘導により誘導起電力を生じさせ、給電側から受電側にワイヤレスで電力供給がなされる一対のコイルユニットの少なくとも一方のコイルユニットであって、一面が開口された箱状のケースと、前記ケースの開口を覆って封止するカバーと、前記ケースと前記カバーにより形成される空間内に収容されたコイルと、前記空間の気圧を調整して前記空間の内外の気圧差をなくす気圧調整部とを備えることを特徴とする。

これによれば、ケースとカバーにより形成される空間（内部空間）の温度変動に伴って空間の内圧が外圧に対して変動した場合であっても、気圧調整部で内圧を減圧もしくは加圧することができ、外圧との気圧差をなくして内圧を略大気圧に保つことができる。このため、例えばコイル等の収容部品に変形などを生じさせることなく、その機能を良好に維持することができる。

この場合、前記ケースと前記カバーにより形成される空間を、前記コイルを収容する収容空間と前記気圧調整部が気圧調整する際に前記収容空間から内気を流出もしくは前記収容空間へ外気を流入させる換気調整空間とに隔てる隔壁を備え、前記気圧調整部は、前記隔壁に設けられて前記収容空間及び前記換気調整空間の双方に臨む一対の換気口を有し、前記換気口の少なくとも一方には、開閉自在な空気弁を設ける構成とすることができる。これにより、内部空間の内圧調整時にコイルユニットの外気との連通口となる換気口を換気調整空間に臨ませること（つまりコイルユニットの内部空間に位置付けること）ができる。したがって、かかる換気口への外部からの異物の侵入を抑制することができ、該換気口（空気弁）の汚れや損傷による換気性能の低下を防ぐことができる。この結果、例えば空気弁に異物が付着して換気口を塞いでしまうような不具合を有効に抑止することができるため、収容空間からの内気の流出もしくは収容空間への外気の流入が確実になされ、内部空間の気圧調整を安定して行うことが可能となる。

また、前記ケース及び前記カバーの少なくとも一方は、前記空間内を外部から密封する密封部材を装着する構成とすることができる。これにより、ケースとカバーにより形成される空間（内部空間）への浸水を密封部材で防止することができる。そして、空間内外の気圧差が気圧調整部で調整されて略大気圧に保たれるから、密封部材に変形などを生じさせることなく、防水機能を良好に維持することができる。

また上記課題を解決するため、本発明に係る非接触給電装置は、車両を含む移動体に搭載される前記受電側のコイルユニットと、前記移動体が静止状態に位置付けられる給電エリアに固定設置される前記給電側のコイルユニットとを備え、前記受電側及び前記給電側のコイルユニットのうち、少なくとも一方は、上述したいずれかのコイルユニットであることを特徴とする。これにより、風雨、泥水や塵埃などに晒される厳しい環境下で用いられるような非接触給電装置であっても、コイルユニットのユニット内外の気圧差をなくして内圧を略大気圧に保ち、コイルや密封部材等の機能を良好に維持することができる。

本発明によれば、ユニットの内部と外部の気圧差により生じる内部収容部品の機能低下を防止可能なコイルユニット及び非接触給電装置を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る給電側のコイルユニットを構成部材に分解して示す斜視図である。 図１に示す構成部材を組み付けた状態をカバーを外して示す給電側のコイルユニットの全体斜視図である。 図２の矢印Ａ２部分における給電側のコイルユニットの縦断面を矢印方向から示す図である。 換気調整空間の近傍を拡大して示す斜視図である。 気圧調整部を示す拡大斜視図である。 気圧調整部の一部を断面で示す拡大斜視図である。

以下、本発明のコイルユニット及び非接触給電装置について、添付図面を参照して説明する。本発明のコイルユニットは、いわゆる電磁誘導方式の非接触給電装置の給電器もしくは受電器であり、対向配置されたコイル間の相互誘導により誘導起電力を生じさせ、給電側から受電側にワイヤレスで電力供給するためのものである。図１及び図２には、本発明の給電側のコイルユニットの構成を示しており、図１は、かかる給電側のコイルユニットを構成部材に分解して示す斜視図、図２は、かかる構成部材を組み付けた状態をカバーを外して示す斜視図である。また、図３は、図２の矢印Ａ２部分における給電側のコイルユニットの縦断面を矢印方向から示す図である。

本実施形態に係る非接触給電装置では、受電側のコイルユニット（以下、受電コイルユニットという）は車両を含む移動体に搭載され、給電側のコイルユニット（以下、給電コイルユニットという）は前記移動体が静止状態に位置付けられる給電エリアに固定設置されている場合を想定している。すなわち、かかる非接触給電装置は、受電コイルユニットが搭載された移動体を給電コイルユニットが固定設置された給電エリアに移動させることで、給電コイルユニットから受電コイルユニットにワイヤレスで電力供給が行えるようになっている。移動体の一例としては、電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）等の車両が想定でき、この場合にはかかる車両に給電ケーブルを接続することなく、給電エリアとなる車庫や駐車場等の所定スペースに駐車させる（具体的には車載された受電コイルユニットを給電コイルユニットと相互誘導可能な領域内に位置付ける）だけで車両への電力供給（電池パック等への充電）が可能となる。ただし、用途はこれに限定されるものではない。以下の説明においては、図１に矢印Ｘで示す方向を前後方向、矢印Ｙで示す方向を左右方向、矢印Ｚで示す方向を上下方向という。なお、上下方向については、図１における上方へ向かう方向を上向き（上側）、下方へ向かう方向を下向き（下側）として特定する。ただし、これらの前後方向、左右方向及び上下方向は、給電エリアの給電コイルユニットが対向する移動体の実際の各方向（例えば車両の前後方向や左右方向、上下方向）と必ずしも一致していなくともよい。

図１〜図３に示すように、給電コイルユニット１は、電源（図示しない）から印加される交流電圧により磁界を発生して受電コイルユニットの二次コイル（図示しない）を相互誘導させる一次コイル２と、一次コイル２をシールドするシールドプレート３と、一次コイル２による給電を補助するコンデンサ４と、一面（一例として上面）が開口されてこれらを収容する箱状のケース５と、ケース５の開口を覆って封止するカバー６と、ユニットの内外の気圧差を調整する気圧調整部９とを備えている。給電コイルユニット１と電源は電源ケーブル７で接続されており、該電源ケーブル７を介して一次コイル２に電源から交流電圧が印加されるようになっている。電源としては、例えば商用周波数の電圧をインバータにより変換して比較的高い周波数の電流（高周波電流）を給電コイルユニット１の一次コイル２に供給する高周波電源を適用することができる。この場合、車両側の受電コイルユニットは、二次コイルに誘導された高周波電流を整流器で整流して電池パック等を充電するような構成とすればよい。

一次コイル２は、ケース５とカバー６により形成される空間（以下、内部空間Ｓという）内に収容されている。本実施形態において、給電コイルユニット１には、内部空間Ｓを二つに隔てる隔壁５４が備えられており、内部空間Ｓは、一次コイル２を収容する収容空間５ａと、気圧調整部９が気圧調整する際に収容空間５ａから内気を流出もしくは収容空間５ａへ外気を流入させる換気調整空間５ｂとに二分されている。隔壁５４及び換気調整空間５ｂの外壁（ケース５の周壁５２）には、電源ケーブル７を通す貫通孔５５,５６がそれぞれ穿孔されており、電源ケーブル７は換気調整空間５ｂを介してケース５の外部へ引き出されるようになっている。隔壁５４の貫通孔５５には、その開口周縁に密封部材（Ｏリングなど）が装着されて換気調整空間５ｂと収容空間５ａとの間の気密性を保っている。一方、換気調整空間５ｂの外壁（ケース５の周壁５２）の貫通孔５６には密封部材は装着されておらず、その開口周縁と電源ケーブル７の外周との間の僅かな空隙５６ｓを介して換気調整空間５ｂが外部（給電コイルユニット１の外側）と連通された状態となっている。なお、収容空間５ａ及び換気調整空間５ｂには、電源ケーブル７を支持固定するためのケーブル支持板５３ａ,５３ｂがそれぞれ備えられている。

ケース５は、偏平の略矩形状をなし、底部５０と該底部５０の周縁から起立する周壁５２に囲まれて内部空間Ｓが形成されるようになっている。底部５０には、内部空間Ｓを収容区間５ａと、換気調整空間５ｂに隔てるように起立する隔壁５４が設けられている。隔壁５４は、内部空間Ｓの中央部に収容空間５ａ、内部空間Ｓの前後方向の一側かつ左右方向の略中間部に換気調整空間５ｂがそれぞれ形成されるように底部５０から起立して周壁５２と連続している。収容空間５ａには、底部５０の左右方向の両側に平板状のシールドプレート３が組み付けられ、各シールドプレート３の上に前後方向に離間して一次コイル２が二つ配置されている。すなわち本実施形態では、四つの一次コイル２がケース５の四隅に互いに重なることなく、一つずつ分散して二次コイルと対向可能に配置される。これらの一次コイル２から発生した磁界（具体的にはその磁束）は、シールドプレート３によって遮蔽されるため、下側（受電コイルユニットとは反対側）に回り込むことなく効率的に受電コイルユニットへ向けられる。シールドプレート３には取付孔３１が穿孔されており、該取付孔３１をケース５の底部５０に突設されたボス５１に嵌入することで、シールドプレート３がケース５に組み付けられている。ボス５１にはコアカバー２２の貫通孔２２２と連通可能なボルト穴５１１が形成されており、連通させた貫通孔２２２から挿通したボルト（図示しない）をボルト穴５１１と螺合させることで一次コイル２をケース５に位置決め固定するようになっている。そして、左右方向の両側に組み付けられたシールドプレート３の間には、両側に並んだ一次コイル２に挟まれるようにコンデンサ４が配置されている。このような一次コイル２及びシールドプレート３、コンデンサ４の配置により、ケース５内（収容空間５ａ）の重量バランスを略均等に保つことができる。なお、ケース５には、一次コイル２及びコンデンサ４を互いに隔てる間仕切や柱などを底部５０から立設させてもよい。これにより、間仕切や柱がガイドとなり、一次コイル２やコンデンサ４のケース５への収容や組み付け作業の効率化を図ることが可能となるのみならず、間仕切や柱がいわゆるリブとして機能するため、ケース５の堅牢性の向上を図ることも可能となる。

カバー６は、一次コイル２及びシールドプレート３、コンデンサ４が収容空間５ａに収容されたケース５に取り付けられる。これにより、カバー６でケース５を封止し、該ケース５に収容された一次コイル２等を雨風、泥水や塵埃などから保護している。カバー６の取付方法は特に限定されないが、外部からケース５の内部をカバー６で封止可能であるとともに、ケース５に対してカバー６を着脱可能とするものであることが好ましい。本実施形態では一例としてカバー６をボルト８でケース５に締結固定している。この場合、カバー６にはボルト８を挿通する貫通孔６１が穿孔されており、ケース５には底部５０の周縁から起立する周壁５２にボルト８の螺旋溝と螺合可能な螺旋溝を内周に有するボルト穴５２２が形成されている。また、周壁５２には、図３に示すように上端部に環状の密封部材１０（ゴムパッキンなど）を装着する溝５２ａが環状に形成されている。これにより、溝５２ａに装着した密封部材１０をカバー６の下面周縁と密着させることで収容空間５ａが外部から密封され、収容空間５ａへの浸水防止が図られている。

このようにケース５がカバー６で封止された給電コイルユニット１は、隔壁５４で収容空間５ａと換気調整空間５ｂに二分された内部空間Ｓと外部（雰囲気）の気圧差が気圧調整部９で調整されている。図４〜図６には気圧調整部９の構成を示しており、図４は、換気調整空間５ｂの近傍を拡大して示す斜視図、図５は、気圧調整部９の拡大斜視図、図６は、気圧調整部９の一部を断面で示す拡大斜視図である。気圧調整部９は、隔壁５４に設けられて収容空間５ａ及び換気調整空間５ｂの双方に臨む一対の換気口９ａ,９ｂを有する。

この場合、気圧調整部９は、小径筒部９１と大径筒部９２が連続する段付きの略筒状をなし、大径筒部９２が換気調整空間５ｂ側に位置付けられて隔壁５４を貫通している。小径筒部９１は、一定の内外径で伸延し、収容空間５ａを臨ませて換気口９ａが開口されている。大径筒部９２は、内径が換気口９ｂへ向かうに従って徐々に拡径する一方、外径が一定をなして伸延し、換気調整空間５ｂを臨ませて換気口９ｂが開口されている。かかる気圧調整部９は、隔壁５４に穿孔された貫通孔５４１の内周部に小径筒部９１の外周部９１１を密着させ、貫通孔５４１の換気調整空間５ｂ側の周縁部に小径筒部９１と大径筒部９２の外周段差９３を係合させて隔壁５４に位置決め固定されている。これにより、気圧調整部９は、小径筒部９１の換気口９ａ及び大径筒部９２の換気口９ｂを介して収容空間５ａと換気調整空間５ｂを連通可能としている。換言すれば、収容空間５ａと換気調整空間５ｂは、気圧調整部９を介してのみ連通可能な状態となっている。

かかる換気口９ａ,９ｂの少なくとも一方には、開閉自在な空気弁が設けられている。本実施形態では図４〜図６に示すように換気調整空間５ｂに臨む換気口９ｂにのみ空気弁９０を設けた構成としているが、収容空間５ａに臨む換気口９ａにのみ空気弁を設けた構成としてもよいし、双方の換気口９ａ,９ｂにそれぞれ空気弁を設けた構成であっても構わない。なお、空気弁９０の構造は特に限定されないが、例えば開閉自在な膜体構造とし、スリット等を持つ弾性膜を挟んだ両空間（収容空間５ａと換気調整空間５ｂ）に気圧差が生じた場合に弾性膜が弾性変形してスリット等が開くことで両空間を換気させる方法などが想定できる。これにより、季節や天候、時間帯等による給電コイルユニット１の外気温の変動や給電時における一次コイル２の発熱に伴って収容空間５ａに温度変動などが生じた場合であっても、内部空間Ｓの内圧が過剰に変動することを防止できるようになっている。

例えば、晴天時の日中に直射日光を受けて内部空間Ｓ（収容空間５ａ及び換気調整空間５ｂ）の温度が給電コイルユニット１の外気温よりも上昇した場合、気圧調整部９は以下のように内部空間Ｓの内圧を調整する。この場合、温度上昇に伴って収容空間５ａ及び換気調整空間５ｂの内圧は外圧（大気圧）よりも上昇し、かかる圧力差により換気口９ｂの空気弁９０が開く（例えば空気弁９０が換気調整空間５ｂ側へ弾性変形により撓んでスリットが開放される）。空気弁９０が開くと、換気口９ａから収容空間５ａの内気が吸引されるとともに、吸引した内気が換気口９ｂの空気弁９０から換気調整空間５ｂへ流出される。そして、流出された内気は周壁５２（換気調整空間５ｂの外壁）の貫通孔５６と電源ケーブル７の間の空隙５６ｓから給電コイルユニット１の外部へ排出される。この結果、上昇した収容空間５ａ及び換気調整空間５ｂの内圧は大気圧まで減圧されて略同圧となり、収容空間５ａと換気調整空間５ｂの内圧が均等に保たれて空気弁９０が閉じ（例えば換気調整空間５ｂ側へ弾性変形した空気弁９０が元の状態に戻ってスリットが閉鎖され）、両空間からの内気の排出による換気が終了する。このように、収容空間５ａ及び換気調整空間５ｂの内圧が過剰に上昇することを有効に防止できるため、一次コイル２や密封部材１０に変形（膨張）などが生じるような不具合を抑制することができる。これにより、一次コイル２の給電機能や密封部材１０の防水機能を低下させることなく、その機能を良好に維持することができる。

また例えば、給電時における一次コイル２の発熱によって収容空間５ａの温度が給電コイルユニット１の外気温よりも上昇した場合、収容空間５ａの温度が給電コイルユニット１の外気温よりも上昇するが、換気調整空間５ｂの温度は収容空間５ａほど上昇せず、外気温程度に保たれる。したがって、収容空間５ａの内圧は換気調整空間５ｂの内圧（略大気圧に相当）よりも上昇し、上述した外気温の上昇時と同様に圧力差により換気口９ｂの空気弁９０が開く。これにより、換気口９ａから吸引された内気が換気口９ｂの空気弁９０から換気調整空間５ｂへ流出され、空隙５６ｓから給電コイルユニット１の外部へ排出される。この結果、上昇した収容空間５ａの内圧は大気圧まで減圧される。収容空間５ａの内圧が大気圧まで減圧されて換気調整空間５ｂの内圧と略同圧となると、両空間内圧が均等に保たれて空気弁９０が閉じ、両空間での内気の排出による換気が終了する。すなわち、給電時に一次コイル２が発熱した場合であっても、収容空間５ａの内圧が過剰に上昇することを外気温の上昇時と同様に防止できる。

一方で、例えば給電コイルユニット１の外気温よりも収容空間５ａ及び換気調整空間５ｂの温度が低く、収容空間５ａ及び換気調整空間５ｂの内圧が大気圧よりも低下した場合にも、かかる圧力差により換気口９ｂの空気弁９０は開く（例えば空気弁９０が収容空間５ａ側へ弾性変形により撓んでスリットが開放される）。この場合に空気弁９０が開くと、空隙５６ｓを介して取り込まれた給電コイルユニット１の外気が換気口９ｂから吸引されるとともに、吸引された外気が換気口９ａから収容空間５ａへ流入される。この結果、低下した収容空間５ａ及び換気調整空間５ｂの内圧は大気圧まで昇圧される。収容空間５ａ及び換気調整空間５ｂの内圧が大気圧まで昇圧されて両空間内圧が略同圧となると、収容空間５ａと換気調整空間５ｂの内圧が均等に保たれて空気弁９０が閉じ（例えば収容空間５ａ側へ弾性変形した空気弁９０が元の状態に戻ってスリットが閉鎖され）、両空間での外気の取り込みによる換気が終了する。このように、収容空間５ａ及び換気調整空間５ｂの内圧が過剰に低下することを有効に防止できるため、一次コイル２や密封部材１０に変形（収縮）などが生じるような不具合を抑制することができる。

加えて、本実施形態では、内部空間Ｓの内圧調整時に給電コイルユニット１の外気との連通口となる換気口９ｂを換気調整空間５ｂに臨ませている（つまり給電コイルユニット１の内部空間Ｓに位置付けている）ため、換気口９ｂへの外部からの異物の侵入を抑制することができる。したがって、換気口９ｂ（空気弁９０）の汚れや損傷による換気性能の低下を防ぐこと、例えば空気弁９０に外部から異物が付着して換気口９ｂを塞いでしまうような不具合を有効に抑止することが可能となる。すなわち、収容空間５ａからの内気の流出もしくは収容空間５ａへの外気の流入が確実になされ、内部空間Ｓの気圧調整を安定して行うことが可能となる。ただし、隔壁５４を設けることなく（換言すれば、内部空間Ｓを収容空間５ａと換気調整空間５ｂに二分することなく）、気圧調整弁の一対の換気口の一方を外部（給電コイルユニットの外側）へ直接臨ませた構成とすることも想定可能である。

また、上述したような外気温の変動によって内部空間Ｓ（収容空間５ａ及び換気調整空間５ｂ）の温度が変動する場合、変動前後での内部空間Ｓの温度差（最低温度と最高温度との差）は大きくとも、その変動度合は急激ではなく比較的緩やかとなる。このため、本実施形態では気圧調整部９を一箇所のみに設けた構成としているが、複数の気圧調整部を備えた構成とすることも可能である。かかる構成とすれば、急激な温度変化に対しても複数の気圧調整部でより柔軟に対応することが可能となる。

給電コイルユニット１は、例えば給電エリア（車庫や駐車場）の地面に所定の固定部材（アンカー）によって位置決め固定もしくは一部埋設される。これに対し、受電コイルユニットは、給電エリアとなる車庫や駐車場等の所定スペースに駐車させた際に地上の給電コイルユニットと相互誘導可能に対向して位置付けられるように、車両の床面に固定される。なお、車庫や駐車場の壁や屋根に給電コイルユニット１を固定し、これと対向するように車両の側面や天井に受電コイルユニットを固定した構成とすることも想定可能である。

このように給電コイルユニット１は給電エリア（車庫や駐車場）の地面に固定もしくは一部埋設されて使用されるため、駐車スペースへ車両を駐車させる際における車輪の接触や乗り上げなどを想定し、ケース５及びカバー６には耐候性及び堅牢性が求められる。したがって、ケース５及びカバー６は耐候性及び堅牢性を兼ね備えた金属や樹脂で構成することが好ましく、本実施形態では一例としてケース５をアルミニウム製とし、カバー６を硬質樹脂製としている。これにより、耐候性及び堅牢性を兼ね備えるのみならず、軽量化も図ることができる。なお、ケース５及びカバー６は同一素材、異なる素材のいずれで構成してもよいが、少なくともカバー６は、ケース５に収容された一次コイル２から発生した磁界（磁場）を受電コイルユニットへ向けてそのまま透過させることが可能となるように、磁性を有しない樹脂等で構成する。

また本実施形態において、給電コイルユニット１は、複数の一次コイル２（以下、まとめて一次コイルユニット２０という）を備えており、これらの一次コイル２は互いに重なることなく前記受電コイルユニットと対向可能に分散して収容空間５ａに配置されている。各一次コイル２は、受電コイルユニットへ向けてそれぞれ磁界（交流磁界）を発生する。このため、従来のように給電コイルユニットを単一の大型一次コイルで構成しなくとも、該大型一次コイルと同様の磁界をそれよりも小型の複数の一次コイル２からなる一次コイルユニット２０で発生させて受電コイルユニットを相互誘導させることが可能となる。その際、受電コイルユニットの給電コイルユニット１との対向領域（以下、二次コイルユニット対向領域という）よりも広範囲に亘って一次コイル２を受電コイルユニットと対向配置させることで、複数の一次コイル２により形成される受電コイルユニットとの総対向領域（以下、一次コイルユニット対向領域という）を二次コイルユニット対向領域よりも広範囲に亘って延在させることができる。二次コイルユニット対向領域は、複数の一次コイル２から発生した磁界によって二次コイルユニットが相互誘導可能な領域に相当する。

すなわち、本実施形態においては、受電コイルユニットが相互誘導可能な領域（二次コイルユニット対向領域）よりも広範囲に亘って複数の一次コイル２（一次コイルユニット２０）が分散配置され、電源から印加される交流電圧によりかかる相互誘導可能な領域へ向けて磁界（交流磁界）を発生する構成とすることができる。これにより、給電コイルユニット１に対して受電コイルユニットが多少位置ずれしたとしても、二次コイルに誘導起電力を生じさせて受電コイルユニットへ確実に給電することが可能となる。したがって、給電エリアの所定スペースへの車両の駐車位置によって給電効率が左右されることを抑制でき、運転者の運転技能による給電効率の差を生じ難くすることが可能となる。

各一次コイル２は、平板状のコイルコア２１と、コイルコア２１を被覆するコアカバー２２と、コアカバー２２の外周に複数回巻回されたコイル導線２３とを備えている。また、受電コイルユニットは、一次コイル２と同様のコイルコア２１、コアカバー２２、コイル導線２３を含む二次コイル（図示しない）を少なくとも一つ有している。コイルコア２１は、例えばフェライト磁石を平板状に成形して構成することができる。コアカバー２２は、コイルコア２１を被覆して保護する樹脂製のカバー部材であり、その表面にはコイル導線２３を巻回する際にガイドとなるとともに、巻回後のコイル導線２３のずれ防止用の溝２２１が螺旋状に連続して形成されている。コイル導線２３の巻回数は任意に設定すればよい。また、コアカバー２２には、コイル導線２３が巻回されていない両縁部（図１及び図２においては前後方向の両縁部）にボルト挿通用の貫通孔２２２が形成されており、一次コイル２は給電コイルユニット１（具体的にはケース５）、二次コイルは受電コイルユニットにそれぞれボルト（図示しない）により締結固定されている。その際、一次コイル２及び二次コイルは、コイル軸心（図１においては前後方向に相当）が互いに平行するように位置付けられている。これにより、一次コイル２から発生した磁界を二次コイルの軸心方向へ貫通させ、該二次コイルに電圧を誘起して誘導起電力を生じさせるようになっている。

上述したように本実施形態では、給電コイルユニット１を複数の一次コイル２で構成することで各一次コイル２を従来よりも小型化できるため、車載させるべく小型軽量化が求められる受電コイルユニットの二次コイルを一次コイル２と同様の構成とすることを可能としている。逆の捉え方をすれば、本実施形態のように給電コイルユニット１を複数の一次コイル２で構成することにより、車載させるべく小型軽量化させた受電コイルユニットの二次コイルを一次コイル２に流用することが可能となる。したがって、一次コイル２と二次コイルを同一部材で構成して部品を共通化でき、これらの製造コストの低減を図ることが可能となる。

また一次コイル２と二次コイルを共通化させることで、給電コイルユニット１を受電コイルユニットの二次コイルよりも多数の一次コイルを備えた構成とすれば、一次コイルユニット対向領域を二次コイルユニット対向領域よりも広範囲に亘って延在させることができ、二次コイルユニット対向領域（相互誘導可能領域）よりも広範囲に亘って給電コイルユニット１から受電コイルユニットへ向けて磁界を発生させて相互誘導させることが可能となる。

給電コイルユニット１における一次コイル２の数は、複数の一次コイル２（一次コイルユニット２０）により形成される一次コイルユニット対向領域が二次コイルにより形成される二次コイルユニット対向領域と同程度、好ましくはより広範囲に亘って延在可能であれば特に限定されない。要は、給電コイルユニット１に対する受電コイルユニットの多少の位置ずれを許容して確実に給電を行うことが可能となるように、複数の一次コイル２（一次コイルユニット２０）による磁界発生可能な領域を受電コイルユニットが相互誘導可能な領域と同程度とするだけの数、好ましくは相互誘導可能領域よりも大きくするだけの数の一次コイル２を給電コイルユニット１が有していればよい。一例として、図１には四つの一次コイル２を有する給電コイルユニット１の構成を示している。この場合、四つの一次コイル２は一つのシールドプレート３に二つずつシールドされ、コンデンサ４と直列に接続されている。

なお本実施形態において、電源（インフラ側）及び車両（移動体側）はそれぞれ無線通信モジュールを備え、互いの間で無線通信が可能な構成とすることができる。これにより、給電エリアの所定スペースに車両が駐車されたことを検知し、給電コイルユニット１から受電コイルユニットへの給電が自動で開始されるとともに、受電コイルユニットの電池パック等がフル充電された場合に給電コイルユニット１から受電コイルユニットへの給電（電源から給電コイルユニット１への高周波電流の供給）が自動で停止されるようにすることが可能となる。この場合、かかる車両の駐車検知は、無線通信の他、例えば光センサなどのセンサで行うことも想定可能である。

以上、本発明を図１〜図６に示す一実施形態に基づいて説明したが、上述した実施形態は本発明の例示に過ぎないものであり、本発明は上述した実施形態の構成のみに限定されるものではない。したがって、本発明の要旨の範囲で変形又は変更された形態で実施することが可能であることは、当業者にあっては明白なことであり、そのような変形又は変更された形態が本願の特許請求の範囲に属することは当然のことである。

例えば、本実施形態では、給電コイルユニット１に気圧調整部９を設けた構成例について説明したが、これに加えてもしくは代えて、同様の気圧調整部を受電コイルユニットに設けた場合であっても、そのユニット内圧が過剰に上昇することを防止できるため、二次コイルや密封部材等に変形などが生じるような不具合を抑制することができる。したがって、二次コイルの受電機能や密封部材の防水機能等を低下させることなく、その機能を良好に維持することが可能となる。

１ 一方のコイルユニット（給電コイルユニット）
２ 一次コイル
３ シールドプレート
４ コンデンサ
５ ケース
５ａ 収容空間
５ｂ 換気調整空間
６ カバー
７ 電源ケーブル
９ 気圧調整部
９ａ，９ｂ 換気口
２０ 一次コイルユニット
２１ コイルコア
２２ コアカバー
２３ コイル導線
５４ 隔壁
９０ 空気弁
Ｓ 内部空間

Claims (4)

1. 対向配置されたコイル間の相互誘導により誘導起電力を生じさせ、給電側から受電側にワイヤレスで電力供給がなされる一対のコイルユニットの少なくとも一方のコイルユニットであって、
   一面が開口された箱状のケースと、
   前記ケースの開口を覆って封止するカバーと、
   前記ケースと前記カバーにより形成される空間内に収容されたコイルと、
   前記空間の気圧を調整して前記空間の内外の気圧差をなくす気圧調整部とを備えることを特徴とするコイルユニット。
2. 前記ケースと前記カバーにより形成される空間を、前記コイルを収容する収容空間と前記気圧調整部が気圧調整する際に前記収容空間から内気を流出もしくは前記収容空間へ外気を流入させる換気調整空間とに隔てる隔壁を備え、
   前記気圧調整部は、前記隔壁に設けられて前記収容空間及び前記換気調整空間の双方に臨む一対の換気口を有し、
   前記換気口の少なくとも一方には、開閉自在な空気弁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコイルユニット。
3. 前記ケース及び前記カバーの少なくとも一方には、前記空間内を外部から密封する密封部材が装着されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のコイルユニット。
4. 車両を含む移動体に搭載される前記受電側のコイルユニットと、
   前記移動体が静止状態に位置付けられる給電エリアに固定設置される前記給電側のコイルユニットとを備え、
   前記受電側及び前記給電側のコイルユニットのうち、少なくとも一方は、請求項１〜３のいずれかに記載のコイルユニットであることを特徴とする非接触給電装置。

Images