以下、本発明の一実施形態に係る無線受電システム、無線受電システムの制御方法、及びタイヤ・ホイール組立体について、図面を参照して説明する。各図において共通する部材・部位には同一の符号を付している。
(無線受電システムの構成)
図1には、本発明の一実施形態に係る無線受電システム1を、タイヤ幅方向断面を用いて概略的に示す、概略図が示されている。無線受電システム1には、自動車等の車両2が備える、タイヤ10をホイール20に装着させたタイヤ・ホイール組立体3と、受電装置30と、コンプレッサ50と、制御装置60と、が含まれる。車両2は、例えば、ユーザによって運転される車両であるが、これに限られず、完全又は部分的な自動運転が行われる車両であってもよい。受電装置30は、例えば車両2のハブ2Aに取り付けられて、タイヤ・ホイール組立体3に収容されている。コンプレッサ50は、例えば、ゴムチューブ等で、タイヤ10と、より具体的にはタイヤ10の内腔と通気可能に接続されている。制御装置60は、CAN(Controller Area Network)等の車載ネットワークを介して、コンプレッサ50と通信可能に接続されている。無線受電システム1に含まれる、タイヤ10、ホイール20、受電装置30、コンプレッサ50、及び制御装置60の位置及び数は、図1に示される例に限られず、無線受電システム1の用途等に応じて、それぞれ任意に定められてもよい。
送電装置40は、送電コイル(1次コイル)41を備えている。送電装置40は、道路等の路面に設置され、或いは路面の近傍に位置するように埋設されている。送電コイル41は、電力源から供給された交流電流に基づき、交流磁界を発生させる。送電コイル41は、全体を環状に構成され、路面の上方に向けて交流磁界を発生するように、当該環の軸方向が路面と略垂直となるように配置されている。ただし、図面では、送電コイル41は、模式化されている。送電装置40が備える送電コイル41は、例えば、フェライトコア等のコアに巻き回され、全体を環状に構成されたものであるが、これに限られず、コイルばね、空芯コイル等、交流磁界を発生可能な任意のコイルとすることができる。これによって、車両2の走行中等に、タイヤ10が送電装置40の上を通過する際に、送電装置40から受電装置30に、電磁誘導方式等によって、無線給電が行われる。
図1を参照して、本発明の一実施形態に係る無線受電システム1の動作例を説明する。制御装置60は、例えば、GPS(Global Positioning System)衛星から受信した情報に基づいて、車両2の位置を特定し、車両2が無線給電による電力の供給を受けられる位置にいるか否かを判定する。
制御装置60は、タイヤ10の内圧が第1の内圧である場合に、車両2が無線給電による電力の供給を受けられる位置にいると判定すると、コンプレッサ50を制御して、タイヤ10の内圧を第1の内圧よりも低い第2の内圧に変更する。これによって、タイヤ10の外径が小さくなり、受電装置30と送電装置40との距離が近づくことで、無線給電の伝送効率を向上させることができる。更に、タイヤ10の内圧を第1の内圧よりも低い第2の内圧に変更することによって、タイヤ10の接地面積が増大して、電力を供給される領域が広くなる。
一方で、制御装置60は、タイヤ10の内圧が第2の内圧である場合に、車両2が無線給電による電力の供給を受けられる位置にいないと判定すると、コンプレッサ50を制御して、タイヤ10の内圧を第1の内圧に変更する。これによって、タイヤ10の転がり抵抗係数(RRC:Rolling Resistance Coefficient)が減少して、タイヤ10の燃費性能を向上させることができる。
次に、無線受電システム1の各構成について、詳細に説明する。
(タイヤの構成)
本発明の一実施形態に係る無線受電システム1における、タイヤの一例の構成について、詳細に説明する。
以下、特に断りのない限り、各要素の位置関係等は、タイヤを適用リムであるホイールのリム部に装着し、規定内圧を充填し、無負荷とした、基準状態で測定されるものとする。また、タイヤを適用リムであるホイールのリム部に装着し、タイヤに規定内圧を充填し、最大荷重を負荷した状態で、路面と接する接地面のタイヤ幅方向の幅を、タイヤの接地幅といい、当該接地面のタイヤ幅方向の端部を接地端という。
本明細書において、「適用リム」とは、空気入りタイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではJATMA(日本自動車タイヤ協会)のJATMA YEAR BOOK、欧州ではETRTO(The European Tyre and Rim Technical Organisation)のSTANDARDS MANUAL、米国ではTRA(The Tire and Rim Association,Inc.)のYEAR BOOK等に記載されているまたは将来的に記載される、適用サイズにおける標準リム(ETRTOのSTANDARDS MANUALではMeasuring Rim、TRAのYEAR BOOKではDesign Rim)を指すが、これらの産業規格に記載のないサイズの場合は、空気入りタイヤのビード幅に対応した幅のリムをいう。「適用リム」には、現行サイズに加えて将来的に前述の産業規格に含まれ得るサイズも含まれる。「将来的に記載されるサイズ」の例として、ETRTO 2013年度版において「FUTURE DEVELOPMENTS」として記載されているサイズが挙げられ得る。
本明細書において、「規定内圧」とは、前述したJATMA YEAR BOOK等の産業規格に記載されている、適用サイズ・プライレーティングにおける単輪の最大負荷能力に対応する空気圧(最高空気圧)をいい、前述した産業規格に記載のないサイズの場合は、タイヤを装着する車両ごとに規定される最大負荷能力に対応する空気圧(最高空気圧)をいうものとする。また、本明細書において、「最大荷重」とは、前述した産業規格に記載されている適用サイズのタイヤにおける最大負荷能力に対応する荷重、又は、前述した産業規格に記載のないサイズの場合には、タイヤを装着する車両ごとに規定される最大負荷能力に対応する荷重を意味する。
図2には、本実施例のタイヤ10をタイヤ幅方向に沿って切断した、タイヤ幅方向断面図が示されている。本明細書において、タイヤ幅方向とは、タイヤ10の回転軸と平行な方向をいう。図2において、タイヤ幅方向は、矢印Wで示される。また、タイヤ径方向とは、タイヤ10の回転軸と直交する方向をいう。図2において、タイヤ径方向は、矢印Rで示される。本実施例において、タイヤ10は、タイヤの赤道面CLに対して対称な構成であるものとして説明するが、これに限らず、タイヤの赤道面CLに対して非対称な構成とすることができる。
本明細書において、タイヤ径方向に沿ってタイヤ10の回転軸に近い側を「タイヤ径方向内側」と称し、タイヤ径方向に沿ってタイヤ10の回転軸から遠い側を「タイヤ径方向外側」と称する。一方、タイヤ幅方向に沿ってタイヤの赤道面CLに近い側を「タイヤ幅方向内側」と称し、タイヤ幅方向に沿ってタイヤの赤道面CLから遠い側を「タイヤ幅方向外側」と称する。
図2に示すように、タイヤ10は、一対のビード部11と、一対のサイドウォール部12と、トレッド部13とを有している。サイドウォール部12は、トレッド部13とビード部11との間に延在している。サイドウォール部12は、ビード部11のタイヤ径方向外側に位置している。本明細書において、トレッド部13は、上述した接地端の間の部分とすることができる。
一対のビード部11は、タイヤ10をホイール20のリム部21に固定するためのビードコア11Aと、ビード部11の剛性を高めるためのビードフィラ11Bと、をそれぞれ有している。図2において一部拡大して示すように、ビードコア11Aは、周囲をゴムにより被覆された複数のビードワイヤ11cを備える。ビードフィラ11Bは、ゴム等で構成され、ビードコア11Aに対してタイヤ径方向外側に位置している。
タイヤ10は、カーカス14を有している。カーカス14は、一対のビードコア11A間にトロイダル状に延在してタイヤの骨格を形成している。カーカス14の端部側はビードコア11Aに係止されている。具体的には、カーカス14は、ビードコア11A間に配置されたカーカス本体部14Aと、ビードコア11Aの周りにタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側へ折り返されているカーカス折返し部14Bと、を有している。本実施形態において、カーカス14は、カーカスコードを用いてラジアル構造とされるが、これに限られず、バイアス構造等、任意の構造とすることができる。カーカス14は、1枚以上(図2では1枚)のカーカス層によって構成することができる。図2において一部拡大して示すように、本実施形態のカーカス層は、1本又は複数本のカーカスコード14cと、カーカスコード14cを被覆する被覆ゴム14rと、を含む。
トレッド部13におけるカーカス14のタイヤ径方向外側には、トレッド部13を補強するベルト15及びトレッドゴムが設けられている。ベルト15は、例えば、タイヤ径方向に積層された1枚以上(図2では2枚)のベルト層15a、15bによって構成することができる。図2において一部拡大して示すように、各ベルト層15a、15bは、1本又は複数本のベルトコード15cと、ベルトコード15cを被覆する被覆ゴム15rと、を含む。
タイヤ10は、タイヤ10の内腔に空気等の気体を保持するためのインナーライナー16を有している。インナーライナー16は、タイヤ10の内壁面を覆うように配置されている。
受電装置30がタイヤ・ホイール組立体3に収容された状態で、受電装置30よりもタイヤ径方向外側に位置する、ベルト15及びカーカス14等のトレッド部13を構成する部材は、非磁性材料で形成されていてもよい。これによって、タイヤ10及びホイール20の強度を維持しつつ、受電装置30と送電装置40との間にスチール等の金属が存在することで、送電装置40が発生させた磁界が受電装置30に到達するまでに減衰することを防止し、ひいては、受電装置30の無線給電における受電効率を向上させることができる。
非磁性材料には、透磁率が小さい、常磁性体及び反磁性体が含まれる。非磁性材料として、例えば、ポリエステル及びナイロン等の可塑性樹脂、ビニルエステル樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂、並びにその他の合成樹脂を含む、樹脂材料を用いることができる。樹脂材料には、更に、補強繊維として、ガラス、カーボン、グラファイト、アラミド、ポリエチレン、及びセラミック等の繊維を含ませることができる。非磁性材料として、樹脂に限らず、ゴム、ガラス、カーボン、グラファイト、アラミド、ポリエチレン、及びセラミック等を含む、任意の非金属材料を用いることができる。さらに、非磁性材料として、アルミ等の常磁性体、又は銅等の反磁性体を含む、金属材料を用いることができる。
受電装置30がタイヤ・ホイール組立体3に収容されている状態で、受電装置30よりもタイヤ幅方向外側に位置する、ビード部11及びサイドウォール部12等を構成する部材は、フェライト等の、透磁率が大きい、例えば強磁性体の、磁性材料を含んでいてもよい。これによって、タイヤ10よりもタイヤ径方向外側に位置する送電装置40から受電装置30に到達する磁界が、ビード部11及びサイドウォール部12よりもタイヤ幅方向外側に存在する金属及び他の磁界の影響によって減衰することを防止し、ひいては、受電装置30の受電効率を向上させることができる。
(ホイールの構成)
次に、本発明の一実施形態に係る無線受電システム1における、ホイールの一例の構成について、詳細に説明する。
図3には、本実施例のホイール20をホイール幅方向に沿って切断した、ホイール幅方向断面図が示されている。本明細書において、ホイール幅方向とは、ホイール20の回転軸と平行な方向をいう。図3において、ホイール幅方向は、矢印Wで示される。また、ホイール径方向とは、ホイール20の回転軸と直交する方向をいう。図3において、ホイール径方向は、矢印Rで示される。タイヤ10をホイール20に装着した状態において、ホイール幅方向は、上述したタイヤ幅方向と平行となり、ホイール径方向は、上述したタイヤ径方向と平行となる。
本明細書において、ホイール径方向に沿ってホイール20の回転軸に近い側を「ホイール径方向内側」と称し、ホイール径方向に沿ってホイール20の回転軸から遠い側を「ホイール径方向外側」と称する。一方、ホイール幅方向に沿ってホイールの赤道面CLに近い側を「ホイール幅方向内側」と称し、ホイール幅方向に沿ってホイールの赤道面CLから遠い側を「ホイール幅方向外側」と称する。
図3に示すように、ホイール20は、円筒状のリム部21と、リム部21のタイヤ径方向内側に設けられ、車両2のハブ2Aに支持固定されるディスク部22と、を有している。
リム部21には、ホイール幅方向外側から、1対のフランジ23と、1対のビードシート24と、ウェル25と、が設けられている。ビードシート24には、タイヤ10のビード部11が装着される。フランジ23は、タイヤ10のビード部11を側面から支えるために、ビードシート24からホイール径方向外側かつホイール幅方向外側に延びている。ウェル25は、タイヤの脱着を容易にさせるために、1対のビードシート24の間でホイール径方向内側に向かって凹形状を呈している。そのため、ウェル25は、ビードシート24との境界からウェル25の底面まで、ホイール幅方向内側に向かうほど、ホイール径方向内側に向かって下がっていく傾斜面を有している。さらに、ビードシート24には、ホイール幅方向内側に1対のハンプ26が設けられている。ハンプ26は、タイヤのビードがウェル25に落ちるのを防ぐために、ホイール径方向外側に突出している。
リム部21の少なくとも一部は、例えば、上述した樹脂材料で形成されているが、これに限られず、任意の非磁性材料で形成することができる。これによって、ホイール20の強度を維持しつつ、ホイール20のリム部21よりもホイール径方向内側、即ちタイヤ径方向内側に受電装置30が収容されている場合に、リム部21よりもホイール径方向外側に位置する送電装置40から受電装置30に到達する磁界が、リム部21を通過することによって減衰することを防止し、ひいては、受電装置30の受電効率を向上させることができる。
ホイール20のリム部21には、更にタイヤ10を装着した際に、タイヤ10の内腔に空気等の気体を充填するためのバルブ27が設けられている。バルブ27は、例えば、上述した非磁性材料で構成することができる。バルブ27を非磁性材料で構成することで、ホイール20のリム部21よりもホイール径方向内側に受電装置30が収容されている場合に、リム部21よりもホイール径方向外側に位置する送電装置40から受電装置30に到達する磁界が、バルブ27によって減衰することを防止し、ひいては、受電装置30の受電効率を向上させることができる。
ただし、リム部21は、全体が非磁性材料で形成されていなくてもよい。例えば、タイヤ10を装着した状態で、タイヤ10のトレッド部13と対向する部分よりもタイヤ幅方向内側の部分が、非磁性材料で形成され、タイヤ幅方向外側の部分が、金属等の強磁性材料で形成されていてもよい。これによって、ホイール20に収容された受電装置30が、タイヤ10の接地面における無線給電の受電効率を低減させずに、ホイール20の強度を向上させ、或いはホイール20の製造コストを低減させることができる。
ディスク部22は、径方向内端部を構成する円環状の取付部22Aと、取付部22Aからホイール径方向外側に延在している複数本のスポーク22Bと、が設けられている。取付部22Aは、車両2のハブ2Aに結合固定される部位であって、ハブ2Aと取付部22Aを固定するボルト等を挿入するために、ホイール幅方向に貫通する取付孔を有している。スポーク22Bのホイール径方向外側の端部は、リム部21のホイール径方向内側の面の端部に、一体として結合されている。
ディスク部22は、金属又はフェライト等の、透磁率が大きい、例えば強磁性体の、磁性材料を含んでいてもよい。ディスク部22が磁性材料を含むことによって、ホイール20のリム部21よりもホイール径方向内側に受電装置30が収容されている場合に、リム部21よりもホイール径方向外側に位置する送電装置40から受電装置30に到達する磁界が、ディスク部22よりもホイール幅方向外側に存在する金属及び他の磁界の影響によって減衰することを防止し、ひいては、受電装置30の受電効率を向上させることができる。一方で、ディスク部22は、上述した樹脂材料で構成することができる。これによって、ホイール20の軽量化を図ることができる。
ホイール20のディスク部22には、スポーク22Bのホイール幅方向外側を覆うホイールカバー28が設けられている。ホイールカバー28は、金属又はフェライト等の、透磁率が大きい、例えば強磁性体の、磁性材料を含んでいてもよい。ホイールカバー28が磁性材料を含むことによって、ホイール20のリム部21よりもホイール径方向内側に受電装置30が収容されている場合に、リム部21よりもホイール径方向外側に位置する送電装置40から受電装置30に到達する磁界が、ホイールカバー28よりもホイール幅方向外側に存在する金属及び他の磁界の影響によって減衰することを防止し、ひいては、受電装置30の受電効率を向上させることができる。
ホイール20には、スリップリング29が設けられている。スリップリング29は、例えば、ホイール20の取付部22Aに設けることができる。車両2に設けられたコンプレッサ50とバルブ27は、ゴムチューブ等で通気可能に接続される際に、スリップリング29を介して接続される。これによって、タイヤ10及びホイール20がタイヤ周方向に回転することに応じて、バルブ27が同様に回転移動するのに対して、コンプレッサ50が回転移動しない位置に取り付けられている場合に、ゴムチューブ等がねじれて破損することを防ぐことができる。
(受電装置の構成)
次に、本発明の一実施形態に係る無線受電システム1における、受電装置の一例の構成について、詳細に説明する。
受電装置30は、受電コイル(2次コイル)31を備えている。図1に示されるように、受電装置30は、タイヤ・ホイール組立体3に収容されている。受電装置30は、例えば、車両2のハブ2A又はドライブシャフト2B等に取り付けられることで、車両2のハブ2Aにホイール20が取り付けられた状態で、受電装置30がホイール20のリム部21のタイヤ径方向内側に収容される。受電コイル31は、全体を環状に構成され、タイヤ・ホイール組立体3が送電装置40の上方に位置している状態で送電コイル41と対向するように、当該環の軸方向が路面と略垂直となるように配置されている。これによって、タイヤ10が送電コイル41の上の路面に位置するとき、受電コイル31に、送電コイル41が発生した交流磁界に基づいて、電磁誘導によって起電力が発生し、電流が流れる。受電装置30が備える受電コイル31は、例えば、フェライトコア等のコアに巻き回され、全体を環状に構成されたものであるが、これに限られず、コイルばね、空芯コイル等、交流磁界に基づいて起電力を発生可能な任意のコイルとすることができる。
受電装置30は、更に、電力変換回路、蓄電部、計測部、及び制御部を備えていてもよい。電力変換回路は、受電コイル31に生じた電力を直流電力に変換し、導電線等を介して、蓄電部、或いは、車両2が備える他の車載装置に直流電力を供給する。蓄電部は、受電コイル31に生じた電力を蓄える。蓄電部は、例えば、キャパシタであるが、これに限られず、蓄電池等の任意の蓄電装置とすることができる。蓄電部がキャパシタである場合、蓄電池に比べて短時間で充放電を行うことができる。そのため、キャパシタである蓄電部は、道路に設けられた送電装置40の上を車両2が走行する際に受電コイル31に生じた電力を蓄積するような高い即応性を求められる状況において、有利である。計測部は、例えば、電圧計又は電流計であって、電圧又は電流を計測することで、受電装置30において外部から無線によって供給される電力の強度を算出することができる。本明細書において、電力の強度は、電力、電力量、電圧、電流、磁束量、又は磁束密度等、受電装置30に無線によって供給される電力の強度を表す任意の数値をいうものとする。制御部は、受電装置30の各機能を制御するための処理を提供する1つ以上のプロセッサを含んでいてもよい。制御部は、制御手順を規定したプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)等の汎用のプロセッサ又は各機能の処理に特化した専用のプロセッサとすることができる。制御部には、プログラム等を記憶する記憶手段、及び外部の電子機器と有線又は無線で通信をする通信手段等の受電装置30の制御に用いられる任意の手段が含まれていてもよい。
受電装置30は、車両2のハブ2Aに設置されて、タイヤ・ホイール組立体3に格納されるものとして説明したが、受電装置30の設置位置は、上述した例に限られない。例えば、受電装置30は、タイヤ10のトレッド部13の内部、或いはトレッド部13のタイヤ径方向内側に配置されていてもよい。また例えば、受電装置30は、ホイール20のリム部21のホイール径方向内側、或いはホイール径方向外側に配置されていてもよい。これらの構成によれば、タイヤ10の内圧を第1の内圧よりも低い第2の内圧に変更することによって、タイヤ10よりもタイヤ径方向外側に位置する送電装置40と受電装置30との距離を近づけることができ、受電装置30に到達する磁界を大きくすることができる。更に、タイヤ10の内圧を第1の内圧よりも低い第2の内圧に変更することによって、タイヤ10の接地面積が増大して、電力を供給される領域が広くなる。
(コンプレッサの構成)
次に、本発明の一実施形態に係る無線受電システム1における、コンプレッサの一例の構成について、詳細に説明する。
コンプレッサ50は、制御装置60の制御に基づいて、タイヤ10に気体を充填し、或いはタイヤ10から気体を放出する。コンプレッサ50は、タイヤ10と通気可能に接続されている。コンプレッサ50は、例えば、ゴムチューブ等によって、タイヤ10が装着されたホイール20のバルブ27に接続されることで、タイヤ10と通気可能に接続されている。コンプレッサ50は、タイヤ10の内圧を計測するための計測部を更に備えていてもよい。計測部は、例えば、圧力計であるが、これに関わらず、流量計等、タイヤ10の内圧を算出することができる任意の装置とすることができる。これによって、コンプレッサ50は、圧力計によって計測したタイヤ10の内圧を制御装置60に送信することができる。また、コンプレッサ50は、制御装置60によって所定の内圧が指定された場合に、圧力計によって計測したタイヤ10の内圧が所定の内圧となるように、後述する制御装置60の制御に基づいて、タイヤ10に気体を充填し、或いはタイヤ10から気体を放出することができる。
(制御装置の構成)
次に、本発明の一実施形態に係る無線受電システム1における、制御装置の一例の構成について、詳細に説明する。
図4は、制御装置60の構成を概略的に示す、機能ブロック図である。制御装置60は、車両2を制御するECU(Electronic Control Unit)であるが、これに限らず、任意の電子機器であってもよい。制御装置60は、車両2に一体として設置されてもよく、或いは着脱可能に設置されてもよい。
制御装置60は、制御部61、記憶部62、通信部63、出力部64、及び入力部65を備える。制御部61は、記憶部62、通信部63、出力部64、及び入力部65のそれぞれに、電気的に接続されている。
制御部61は、種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供するために、少なくとも1つのプロセッサを備えている。制御部61は、制御手順を規定したプログラムを実行するCPU等の汎用のプロセッサ又は各機能の処理に特化した専用のプロセッサとすることができる。制御部61は、後述する記憶部62、通信部63、出力部64、及び入力部65の機能を実現させるために、それぞれを制御することができる。
記憶部62は、制御装置60の各機能を制御するための処理、処理に用いられる情報及びプログラム等を記憶する。記憶部62は、例えば半導体メモリ、磁気メモリ、又は光メモリ等とすることができる。記憶部62は、例えば主記憶装置又は補助記憶装置として機能することができる。記憶部62は、制御部61に含まれるキャッシュメモリ等であってもよい。また、記憶部62は、揮発性の記憶装置であってもよく、不揮発性の記憶装置であってもよい。本実施形態では、記憶部62は、例えば、詳細を後述するように、タイヤ10の内圧の制御に用いられる情報等を記憶する。
通信部63は、CAN通信モジュール、有線LAN(local area network)通信モジュール、及び無線LAN通信モジュール、並びに4G(Generation)及び5G等の移動体通信規格に対応する移動体通信モジュール等の任意の通信モジュールを含んでいる。これによって、通信部63は、制御部61の制御に基づいて、受電装置30及びコンプレッサ50等の、車両2の内部に設置された電子機器、或いはGPS衛星及びWebシステム等の、車両2の外部にある電子機器と、有線又は無線によって通信することができる。
出力部64は、制御部61の制御に基づいて、音、振動、光、又は画像等で情報を出力する。出力部64は、例えばスピーカ、振動子、ライト、及び表示デバイス等の少なくとも1つを含んでいてもよい。出力部64は、受電装置30が送電装置40から無線給電を受けられるか否かの情報、受電装置30に供給されている電力の情報、或いはタイヤ10の内圧の情報等を出力することができる。例えば、制御部61は、受電装置30が無線により受電可能な位置にある場合に、表示デバイスである出力部64に情報を表示して、無線による電力の供給を受けられることをユーザに通知することができる。
入力部65は、ユーザからの入力操作を受け付ける。入力部65は、例えばタッチパネル等の入力デバイス、音声入力を受け付けるマイク、及びジェスチャ入力を受け付けるカメラ等の少なくとも1つを含んでいてもよい。入力部65は、ユーザによる入力操作を受け付けると、その入力操作を電子情報として制御部61に送信する。入力操作には、例えば、タイヤ10の内圧を変更する処理の開始指示が含まれてもよい。
以下に、制御装置60による、コンプレッサ50の制御について、説明する。制御装置60は、コンプレッサ50を制御してタイヤ10の内圧を変更する。制御装置60は、通信部63からコンプレッサ50に制御信号を送信する。制御信号は、タイヤ10の内圧の目標値を指定する信号、或いは、コンプレッサ50の動作を指定する信号等の任意の信号とすることができる。コンプレッサ50は、制御装置60から受信した制御信号に基づいて、タイヤ10に対して空気を充填させ、或いはタイヤ10から空気を放出させる。これによって、タイヤ10の内圧は、制御装置60によって、所定の内圧に変更される。所定の内圧は、例えば、前述したJATMA YEAR BOOK等の産業規格に記載されている、タイヤ10の利用に適正な空気圧の範囲内で任意の数値又は数値範囲、或いはこれらの組み合わせで設定することができる。所定の内圧は、例えば、JATMA YEAR BOOKの「空気圧-負荷能力対応表」で規定された範囲内で任意の数値又は数値範囲、或いはこれらの組み合わせで設定することができる。
所定の内圧には、少なくとも、受電装置30が無線により受電可能な位置にある場合に指定される内圧と、それ以外の場合に指定される内圧が含まれる。本明細書において、通常走行時等、受電装置30への無線による電力の供給が行われていない場合に指定される内圧を、第1の内圧といい、受電装置30が無線により受電可能な位置にある場合に指定される内圧を第2の内圧という。第2の内圧は、第1の内圧よりも低い数値又は数値範囲、或いはこれらの組み合わせで設定される。更に、第1の内圧には、車両2の走行時における第1の内圧、車両2の停車時における第1の内圧のように、車両2の走行状態、路面状態等に応じて異なる複数の数値又は数値範囲が含まれていてもよい。また、第2の内圧には、車両2の走行時における第2の内圧、車両2の停車時における第2の内圧のように、車両2の走行状態、路面状態、無線給電により供給される電力の強度等に応じて異なる複数の数値又は数値範囲が含まれていてもよい。所定の内圧に含まれる内圧は、第1の内圧及び第2の内圧に限られない。所定の内圧として設定される内圧の数、及び設定条件は、任意に定めることができる。
制御装置60は、受電装置30が無線により受電可能な位置にあるか否かを判定する。
例えば、制御装置60は、GPS衛星から受信した情報に基づいて、受電装置30が無線により受電可能な位置にあるか否かを判定することができる。制御装置60は、GPS衛星から受信した情報に基づいて、車両2の位置を特定する。制御装置60は、例えば、予め記憶した地図情報等と比較して、車両2が、送電装置40が設置されている道路又は駐車場等にある場合に、受電装置30が無線により受電可能な位置にあると判定することができる。
また例えば、制御装置60は、受電装置30に無線によって電力を供給する送電装置40の位置を示す情報に基づいて、受電装置30が無線により受電可能な位置にあるか否かを判定することができる。送電装置40の位置を示す情報は、送電装置40自身、或いは送電装置40の近傍に設置されている装置から送信される所定の信号に含まれていてもよい。制御装置60は、例えば、所定の信号を受信している間、受電装置30が無線により受電可能な位置にあると判定することができる。所定の信号は、送電装置40の設置されている道路の開始位置と終了位置を示す信号であってもよい。制御装置60は、開始位置を示す信号を受信した場合に、受電装置30が無線により受電可能な位置にあると判定し、終了位置を示す信号を受信した場合に、受電装置30が無線により受電可能な位置にないと判定することができる。
また例えば、制御装置60は、受電装置30に無線によって供給される電力の強度に基づいて、受電装置30が無線により受電可能な位置にあるか否かを判定することができる。電力の強度は、例えば、電力であるが、これに限られず、電力量、電圧、電流、磁束量、又は磁束密度等、受電装置30に無線によって供給される電力の強度を表す任意の数値とすることができる。制御装置60は、例えば、受電装置30と通信を行って、受電装置30に無線によって供給される電力の強度に関する情報を取得することができる。制御装置60は、例えば、受電装置30において所定量以上の電力が一定期間継続して受電された場合に、受電装置30が無線により受電可能な位置にあると判定することができる。
制御装置60は、タイヤ10の内圧が第1の内圧である場合に、受電装置30が無線により受電可能な位置にあると判定すると、コンプレッサ50を制御して、タイヤ10の内圧を第1の内圧よりも低い第2の内圧に変更する。これによって、タイヤ10の外径が小さくなり、受電装置30と送電装置40との距離が近づくことで、無線給電の伝送効率を向上させることができる。更に、タイヤ10の内圧を第1の内圧よりも低い第2の内圧に変更することによって、タイヤ10の接地面積が増大して、電力を供給される領域が広くなる。
一方で、制御装置60は、タイヤ10の内圧が第2の内圧である場合に、受電装置30が無線により受電可能な位置にないと判定すると、コンプレッサ50を制御して、タイヤ10の内圧を第1の内圧に変更する。これによって、タイヤ10の接地面積が減少することによって、タイヤ10の転がり抵抗係数が減少して、タイヤ10の燃費性能を向上させることができる。
制御装置60が、受電装置30が無線により受電可能な位置にあるか否かの判定結果に基づいて、自動でタイヤ10の内圧を変更する例を示したが、この限りではない。例えば、制御装置60は、受電装置30が無線により受電可能な位置にあるか否かの判定結果に加えて、入力部65において、ユーザからの入力操作を受け付けた場合に限り、タイヤ10の内圧を変更することとしてもよい。例えば、制御装置60は、受電装置30が無線により受電可能な位置にある場合に、表示デバイスである出力部64に情報を表示して、無線により受電可能であることをユーザに通知する。その後、入力部65において、ユーザからタイヤ10の内圧を変更する旨の入力を受け付けた場合に、タイヤ10の内圧を変更することができる。これによって、例えば、ユーザが車両2を運転している場合に、ユーザが意図しないタイミングでタイヤ10の内圧が変わることを避け、安全性の低下を予防することができる。また、例えば、ユーザは、無線給電の伝送効率よりもタイヤ10の燃費性能を優先させたい場合等に、タイヤ10の内圧を変更させないと判断でき、無線受電システム1の利便性が向上する。
制御装置60は、タイヤ10の内圧を変更する場合に、車両2の速度を変更させる信号を送信することができる。例えば、車両2において自動運転が行われている場合、制御装置60は、車両2のエンジン又はモータ等の動力源に対して、車両2の速度を変更させる信号を送信する。例えば、制御装置60は、タイヤ10の内圧が第1の内圧から第1の内圧よりも低い第2の内圧に変更された場合に、車両2の速度を減速させることができる。これによって、タイヤ10の内圧が下げられた場合においても、タイヤ10への負担軽減、或いは車両2の安全性の向上を図ることができる。更に、制御装置60は、車両2の速度を落とすことによって、受電装置30が送電装置40の上方に位置する時間を増加させることで、受電装置30に供給される電力の量を増加することができる。
(無線受電システムの制御方法)
次に、図本発明の一実施形態に係る無線受電システム1の制御方法について、詳細に説明する。図5は、本発明の一実施形態に係る無線受電システムの制御方法の流れを示す、フロー図である。本制御方法は、例えば、無線受電システム1に含まれる制御装置60によって実行されることができる。
ステップS101:制御装置60は、コンプレッサ50を制御して、タイヤ10の内圧を第1の内圧に変更する。
ステップS102:制御装置60は、受電装置30が無線により受電可能な位置にあるか否かを判定する。具体的には、制御装置60は、GPS衛星から受信した情報に基づいて、送電装置40の位置を示す情報に基づいて、或いは、受電装置30に無線によって供給される電力の強度に基づいて、受電装置30が無線により受電可能な位置にあるか否かを判定することができる。制御装置60は、タイヤ10の内圧が第1の内圧である場合に、受電装置30が無線により受電可能な位置にないと判定すると(ステップS102-No)、タイヤ10の内圧を第1の内圧から変更せずに、当該判定を繰り返す。
ステップS103:制御装置60は、タイヤ10の内圧が第1の内圧である場合に、受電装置30が無線により受電可能な位置にあると判定すると(ステップS102-Yes)、コンプレッサ50を制御して、タイヤ10の内圧を第1の内圧よりも低い第2の内圧に変更する。
ステップS104:制御装置60は、タイヤ10の内圧が第2の内圧である場合に、受電装置30が無線により受電可能な位置にあるか否かを判定する。タイヤ10の内圧が第2の内圧である場合に、受電装置30が無線により受電可能な位置にあると判定すると(ステップS104-Yes)、タイヤ10の内圧を第2の内圧から変更せずに、当該判定を繰り返す。
ステップS105:制御装置60は、タイヤ10の内圧が第2の内圧である場合に、受電装置30が無線により受電可能な位置にないと判定すると(ステップS104-No)、コンプレッサ50を制御して、タイヤ10の内圧を第1の内圧に変更して、本処理を終了する。
以下、本発明の一実施形態に係る無線受電システム1の変形例を説明する。図6には、本発明の一実施形態に係る無線受電システム1の変形例を、タイヤ幅方向断面を用いて概略的に示す、概略図が示されている。当該無線受電システム1の変形例では、図1に示した無線受電システム1と異なり、タイヤ10をホイール20のリム部21に装着させたタイヤ・ホイール組立体3に、受電装置30、コンプレッサ50、及び制御装置60が設置、収容されている。制御装置60は、例えば、インホイールモータ4の制御装置であるが、これに限らず、任意の電子機器であってもよい。当該無線受電システム1の変形例において、図1に示した無線受電システム1と共通する部材・部位には同一の符号を付しており、それらの説明は省略する。
インホイールモータ4は、ハブと一体化して、ホイール20の収容部の中に設置され、タイヤ10及びホイール20を駆動させる。インホイールモータ4は、図6に示すように、ホイール20に取り付けられた状態で、その一部がホイール20の収容部よりもタイヤ幅方向外側に位置していてもよい。受電装置30は、導電線等を介して、インホイールモータ4と接続されることで、受電コイル31に生じた電力を直流電力に変換して、インホイールモータ4に直流電力を供給することができる。
ホイール20は、インホイールモータ4に取り付けられた状態で、インホイールモータ4が備える受電装置30を、ホイール20のリム部21のタイヤ径方向内側に収容することができる。これによって、タイヤ10の接地面が、道路等に設けられた送電装置40の上を通過するように車両2を走行させ、或いは、送電装置40の上に位置するように車両2を停車させることで、受電装置30は、送電装置40から無線によって受電した電力を、インホイールモータ4に供給することができる。これによって、受電装置30からモータへの送電経路を短くすることができ、送電経路における電力損失を低減できる。
本変形例において、制御装置60は、受電装置30が無線により受電可能な位置にあるか否かを判定する。制御装置60は、タイヤ10の内圧が第1の内圧である場合に、受電装置30が無線により受電可能な位置にあると判定すると、コンプレッサ50を制御して、タイヤ10の内圧を第1の内圧よりも低い第2の内圧に変更する。これによって、タイヤ10の外径が小さくなり、受電装置30と送電装置40との距離が近づくことで、無線給電の伝送効率を向上させることができる。一方で、制御装置60は、タイヤ10の内圧が第2の内圧である場合に、受電装置30が無線給電により受電可能な位置にないと判定すると、コンプレッサ50を制御して、タイヤ10の内圧を第1の内圧に変更する。これによって、タイヤ10の転がり抵抗係数が減少して、タイヤ10の燃費性能を向上させることができる。
本発明においては、タイヤ10は、タイヤ10の断面幅SWが165(mm)未満である場合、タイヤ10の断面幅SWと外径ODとの比SW/ODは、0.26以下であることが好ましい。また、本発明においては、タイヤ10の断面幅SWが165(mm)以上である場合、タイヤ10の断面幅SW(mm)及び外径OD(mm)は、関係式(1)、OD(mm)≧2.135×SW(mm)+282.3(mm)、を満たすことが好ましい。
上記比SW/OD又は関係式(1)を満たすことにより、タイヤ10の外径ODに対してタイヤ10の断面幅SWが相対的に小さくなり、空気抵抗を低減し、また、断面幅が狭い分、車両スペースを確保することができ、特にタイヤ10の車両装着内側近傍に駆動部品の設置スペースを確保することができる。
また、上記比SW/OD又は関係式(1)を満たすことにより、タイヤ10の断面幅SWに対してタイヤ10の外径が相対的に大きくなり、転がり抵抗を低減し、また、タイヤ10の大径化によって車輪軸が高くなり、床下のスペースが拡大されるため、車両2のトランク等のスペースや、駆動部品の設置スペースを確保することができる。
以上のように、上記比SW/OD又は関係式(1)を満たすことにより、給電された電気エネルギーに対して低燃費性を達成することができ、また、車両スペースを大きく確保することもできる。
本発明においては、タイヤ10は、タイヤ10の断面幅SW(mm)及び外径OD(mm)が、関係式(2)、OD(mm)≧-0.0187×SW(mm)2+9.15×SW(mm)-380(mm)、を満たすことが好ましい。
上記関係式(2)を満たすことにより、タイヤ10の外径ODに対してタイヤ10の断面幅SWが相対的に小さくなり、空気抵抗を低減し、また、断面幅が狭い分、車両スペースを確保することができ、特にタイヤ10の車両装着内側近傍に駆動部品の設置スペースを確保することができる。
また、上記関係式(2)を満たすことにより、タイヤ10の断面幅SWに対してタイヤ10の外径が相対的に大きくなり、転がり抵抗を低減し、また、タイヤ10の大径化によって車輪軸が高くなり、床下のスペースが拡大されるため、車両2のトランク等のスペースや、駆動部品の設置スペースを確保することができる。
以上のように、上記関係式(2)を満たすことにより、給電された電気エネルギーに対して低燃費性を達成することができ、また、車両スペースを大きく確保することもできる。
本発明では、タイヤ10は、上記比SW/OD及び/又は関係式(2)を満たすことが好ましく、あるいは、上記関係式(1)及び/又は関係式(2)を満たすことが好ましい。
なお、上述の各例では、タイヤ10は、内圧が250kPa以上であるときに、上記比SW/OD及び/又は関係式(2)を満たすことが好ましく、あるいは、上記関係式(1)及び/又は関係式(2)を満たすことが好ましい。
上述の各例では、タイヤ10は、内圧250kPa以上で使用されることが好ましい。この場合、特に、タイヤ10は、内圧が250kPa以上であるときに、上記比SW/OD及び/又は関係式(2)を満たすもの、あるいは、上記関係式(1)及び/又は関係式(2)を満たすものであると、好適である。これにより、タイヤの転がり抵抗値とタイヤ重量とを共に低減することができる。よって、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
上述の各例において、タイヤ10は、ビードフィラ11Bのタイヤ幅方向断面積(図2に示す断面におけるビードフィラ11Bの断面積)が、ビードコア11Aのタイヤ幅方向断面積(図2に示す断面におけるビードコア11Aの断面積)の1倍以上8倍以下であると、好適である。これにより、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
なお、カーカスをタイヤ幅方向内側及び外側から挾持する、挟み込みビードコア構造である場合には、当該カーカスの幅方向内側及び外側のビードコアの合計面積を、ビードコアのタイヤ幅方向断面積とする。
ビードフィラ11Bのタイヤ幅方向断面積を上記の範囲とすることにより、高剛性部材であるビードフィラ11Bの体積を小さくして、タイヤの縦バネ係数を低減し、乗り心地性を向上させることができる。また、ビードフィラ11Bを軽量化して、タイヤ10を軽量化することもでき、従って、タイヤ10の転がり抵抗値がさらに低減される。
特に、上記関係式(1)又は関係式(2)を満たす、狭幅・大径タイヤにおいては、ベルトの張力剛性が高く、タイヤサイド部の張力剛性がベルト対比で低くなるため、上記のようにビードフィラ11Bのタイヤ幅方向断面積を所定の範囲とすることによる縦バネ係数の低減効果が非常に高くなる。
ここで、ビードフィラのタイヤ幅方向断面積を、ビードコアのタイヤ幅方向断面積の8倍超とすると、高剛性部材であるビードフィラの体積が大きくなり、タイヤの縦バネ係数が十分に低減されず、乗り心地性が低下してしまうおそれがある。
一方で、ビードフィラのタイヤ幅方向断面積を、ビードコアのタイヤ幅方向断面積の1倍未満とすると、ビード部の剛性が著しく低下し、横バネ係数が減少しすぎて、操縦安定性を確保することができなくなるおそれがある。
上述の各例において、タイヤ10は、ビードフィラ11Bのタイヤ径方向中央位置におけるタイヤ幅方向の幅を「BFW」(図2参照)とし、ビードコア11Aのタイヤ幅方向の最大幅を「BDW」(図2参照)とするとき、
0.1≦BFW/BDW≦0.6
を満たすことが好ましい。これにより、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
比BFW/BDWを0.6以下とすることにより、ビードフィラ高さを維持しつつもビードフィラ11Bの体積を減少させることにより、タイヤ回転方向に対する剛性を確保しつつも、縦バネ係数を低減させて、乗り心地性を向上させ、また、タイヤ10を軽量化することができる。
一方で、比BFW/BDWを0.1以上とすることにより、ビード部11の剛性を確保して、横バネ係数を維持し、操縦安定性をより確保することができる。
上述の各例において、タイヤ10は、ビードフィラ11Bのタイヤ径方向の高さを「BFH」(図2参照)とし、タイヤ10のタイヤ断面高さ(セクションハイト)を「SH」(図2参照)とするとき、
0.1≦BFH/SH≦0.5
を満たすことが好ましい。これにより、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
上記比BFH/SHを0.5以下とすることにより、高剛性部材であるビードフィラ11Bの径方向高さを小さくして、タイヤ10の縦バネ係数を効果的に低減し、乗り心地性を向上させることができる。
一方で、上記比BFH/SHを0.1以上とすることにより、ビード部11の剛性を確保して、横バネ係数を維持し、操縦安定性をより確保することができる。
ここで、タイヤ断面高さSHとは、タイヤ10をリムに組み込み、タイヤを装着する車両毎に規定される内圧を充填したときの無負荷状態でのタイヤ10の外径とリム径との差の1/2をいうものとする。
ビードフィラ11Bのタイヤ径方向の高さBFH(図2参照)は、45mm以下とすることが好ましい。これにより、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
上述の各例において、タイヤ10は、タイヤ最大幅部におけるサイドウォール部12のゲージTs(図2参照)と、ビードコア11Aのタイヤ径方向中心位置におけるビード幅Tb(ビード部11のタイヤ幅方向の幅、図2参照)との比Ts/Tbが、15%以上60%以下であると、好適である。これにより、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
なお、「タイヤ最大幅部」とは、リムにタイヤ10を組み込み、無負荷状態としたときの、タイヤ幅方向断面内の最大幅位置をいうものとする。
ゲージTs(図2参照)はゴム、補強部材、インナーライナーなどすべての部材の厚みの合計となる。
比Ts/Tbを上記の範囲とすることにより、タイヤ荷重時の曲げ変形の大きいタイヤ最大幅部における剛性を適度に低下させて、縦バネ係数を低減して乗り心地性を向上させることができる。
すなわち、上記比Ts/Tbが60%超であると、タイヤ最大幅部におけるサイドウォール部12のゲージTs(図2参照)が大きくなり、サイドウォール部12の剛性が高くなって縦バネ係数が高くなってしまうおそれがある。一方で、上記比Ts/Tbが15%未満であると、横バネ係数が低下し過ぎて、操縦安定性が確保できなくなるおそれがある。
上述の各例において、タイヤ10は、タイヤ最大幅部におけるサイドウォール部12のゲージTs(図2参照)が、1.5mm以上であることが好ましい。これにより、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
1.5mm以上とすることにより、タイヤ最大幅部における剛性を適度に保って、横バネ係数の低下を抑え、操縦安定性をより確保することができる。
上述の各例において、タイヤ10は、ビードコア11Aの径Tbc(本例ではビードコアのタイヤ幅方向の最大幅、図2参照)が、3mm以上16mm以下であることが好ましい。これにより、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
3mm以上とすることにより、リムのフランジ23(図3参照)上での曲げ剛性及びねじれ剛性を確保しつつ、軽量化を実現することができ、一方で、16mm以下とすることにより、重量増大を抑えつつ、操縦安定性を確保することができる。
またビードコア11Aがカーカス14によって複数の小ビードコアに分割されている構造の場合には、全小ビードコアのうち幅方向最内側端部と最外側端部の距離をTbcとすればよい。
上述の各例において、タイヤ10は、タイヤを装着する車両毎に規定される最大荷重を負荷した際、タイヤ10の接地面積が、8000mm2以上であることが好ましい。これにより、タイヤ10の転がり抵抗値の低減とタイヤ重量の低減とを両立させることができ、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。また、タイヤ軸力を確保して車両の安定性や安全性を高めることができる。
上述の各例において、タイヤ10は、ベルトコード15cのヤング率が40000MPa以上であることが好ましい。これにより、カーカス構造やベルト剛性を適切化して、高内圧でも使用可能なタイヤ10の強度を確保することができる。また、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
上述の各例において、タイヤ10は、インナーライナー16の厚さが0.6mm以上であることが好ましい。これにより、高内圧状態での空気漏れを抑制することができる。また、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
上述の各例において、タイヤ10は、タイヤ最大幅部におけるサイドウォール部12のゲージTs(図2参照)と、カーカスコード14cの径Tc(図2参照)との比Ts/Tcが、4以上12以下であると、好適である。これにより、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
比Ts/Tcを上記の範囲とすることにより、タイヤ荷重時の曲げ変形の大きいタイヤ最大幅部における剛性を適度に低下させて、縦バネ係数を低減して乗り心地性を向上させることができる。
すなわち、上記比Ts/Tcが12超であると、タイヤ最大幅部におけるサイドウォール部12のゲージTs(図2参照)が大きくなり、この部分の剛性が高くなって縦バネ係数が高くなってしまうおそれがある。一方で、上記比Ts/Tcが4未満であると、横バネ係数が低下しすぎて、操縦安定性が確保できなくなるおそれがある。
上述の各例において、タイヤ10は、タイヤ最大幅部における、カーカスコード14cの表面からタイヤ外面までのタイヤ幅方向の距離をTa(図2参照)とするとき、距離Taとカーカスコード14cの径Tc(図2参照)との比Ta/Tcが2以上8以下であることが好ましい。これにより、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
上記比Ta/Tcを8以下とすることにより、タイヤ最大幅部におけるサイドウォール部12のゲージTs(図2参照)を小さくして、サイドウォール部12の剛性を低下させて、縦バネ係数を低減し、乗り心地性をより向上させることができる。一方で、上記比Ta/Tcを2以上とすることにより、横バネ係数を確保して、より操縦安定性が確保することができる。
なお、「Ta」(図2参照)は、タイヤ最大幅部において、幅方向最外側のカーカスコード14cの表面からタイヤ外面までのタイヤ幅方向の距離をいう。
すなわち、カーカス折り返し部14Bがタイヤ最大幅部より径方向外側まで延びている場合には、カーカス折り返し部14Bをなす部分のカーカスコード14cの表面からタイヤ外面までのタイヤ幅方向の距離をTaとする。
上述の各例において、タイヤ10は、カーカスコード14cの径Tc(図2参照)が、0.2mm以上1.2mm以下であることが好ましい。これにより、給電効率と低燃費性を好適に両立させることができる。
1.2mm以下とすることにより、カーカスコード14cの径Tcに対するサイドウォール部12のゲージTsを小さくして、縦バネ係数を低減することができ、一方で、0.2mm以上とすることにより、カーカスコード14cの径Tcに対するサイドウォール部12のゲージTsを確保して、横バネ係数を大きくして操縦安定性を確保することができる。
以上述べたように、本発明の一実施形態に係る無線受電システム1は、タイヤ10及びホイール20から成るタイヤ・ホイール組立体3と、タイヤ・ホイール組立体3に収容され、タイヤ10よりもタイヤ径方向外側から無線によって供給される電力を受け付ける受電装置30と、タイヤ10と通気可能に接続されたコンプレッサ50と、コンプレッサ50を制御してタイヤ10の内圧を変更する制御装置60と、を備える。制御装置60は、受電装置30が無線により受電可能な位置にあるか否かを判定し、タイヤ10の内圧が第1の内圧である場合に、受電装置30が無線により受電可能な位置にあると判定すると、タイヤ10の内圧を第1の内圧よりも低い第2の内圧に変更し、タイヤ10の内圧が第2の内圧である場合に、受電装置30が無線により受電可能な位置にないと判定すると、タイヤ10の内圧を第1の内圧に変更する。かかる構成によれば、タイヤ・ホイール組立体3に収容された受電装置30の位置を、受電装置30が無線により受電可能な位置にあるか否かに応じて、変更することができる。これによって、受電装置30が無線給電により受電可能な位置にある場合には、タイヤ10の内圧を下げて、受電装置30と送電装置40との距離が近づけて、無線給電の伝送効率を向上させ、受電装置30が無線給電により受電可能な位置にない場合には、タイヤ10の内圧を上げて、タイヤ10の転がり抵抗係数を減少させて、タイヤ10の燃費性能を向上させることができる。したがって、タイヤ・ホイール組立体3に収容される受電装置30において、道路等に設けられた送電装置40から無線で供給された電力を効率的に受電することができ、無線給電における受電効率が向上する。
本発明の一実施形態に係る無線受電システム1では、制御装置60は、GPS衛星から受信した情報に基づいて、受電装置30が無線により受電可能な位置にあるか否かを判定することが好ましい。かかる構成によれば、GPS衛星から受信できる汎用性の高い情報に基づいて、受電装置30が無線により受電可能な位置にあるか否かを判定することができる。
本発明の一実施形態に係る無線受電システム1では、制御装置60は、受電装置30に無線によって電力を供給する送電装置40の位置を示す情報に基づいて、受電装置30が無線により受電可能な位置にあるか否かを判定することが好ましい。かかる構成によれば、送電装置40の位置を特定した上で判断が行われるため、受電装置30が無線により受電可能な位置にあるか否かをより高精度で判定することができる。
本発明の一実施形態に係る無線受電システム1では、制御装置60は、受電装置30に無線によって供給される電力の強度に基づいて、受電装置30が無線により受電可能な位置にあるか否かを判定することが好ましい。かかる構成によれば、実際に受電装置30によって受信した電力の強度に基づいて判定するため、受電装置30が無線により受電可能な位置にあるか否かをより高精度で判定することができる。
本発明の一実施形態に係る無線受電システム1では、タイヤ10は、非磁性材料で形成されたトレッド部13を備え、ホイール20は、少なくとも一部が非磁性材料で形成されたリム部21を備え、受電装置30は、ホイール20のリム部21のタイヤ径方向内側に、受電装置30を収容されることが好ましい。かかる構成によれば、送電装置40磁界を発生させる装置である場合に、送電装置40が発生させた磁界が、タイヤ・ホイール組立体3に収容された受電装置30に到達するまでに、タイヤ10のトレッド部13及びホイール20のリム部21を通過して減衰することを低減できる。
本発明の一実施形態に係る無線受電システム1では、ホイール20は、コンプレッサ50をタイヤ10と通気可能に接続するためのスリップリング29を備えることが好ましい。かかる構成によれば、タイヤ10がタイヤ周方向に回転するのに対して、コンプレッサ50が回転しない位置に取り付けられている場合に、タイヤ10とコンプレッサ50との通気経路がねじれて破損することを防ぐことができる。
本発明の一実施形態に係る無線受電システム1では、受電装置30は、電磁誘導方式によって供給される電力を受け付けることが好ましい。かかる構成によれば、タイヤ・ホイール組立体に受電装置を収容することによって、受電装置と道路等に設けられた送電装置との距離を、電磁誘導方式による無線給電を実施可能な距離の範囲内にすることができる。これによって、無線給電において、例えば、電界結合方式よりも伝送効率が高い、電磁誘導方式を採用することができる。これによって、高い伝送効率で無線給電を行うことができる。
本発明の一実施形態に係る無線受電システム1の制御方法は、制御装置60によって、受電装置30が無線により受電可能な位置にあるか否かを判定するステップと、制御装置60によって、タイヤ10の内圧が第1の内圧である場合に、受電装置30が無線により受電可能な位置にあると判定すると、タイヤ10の内圧を第1の内圧よりも低い第2の内圧に変更するステップと、制御装置60によって、タイヤ10の内圧が第2の内圧である場合に、受電装置30が無線により受電可能な位置にないと判定すると、タイヤ10の内圧を第1の内圧に変更するステップと、を含む。かかる構成によれば、タイヤ・ホイール組立体3に収容された受電装置30の位置を、無線により受電可能な位置にあるか否かに応じて、変更することができる。これによって、タイヤ・ホイール組立体3に収容される受電装置30において、道路等に設けられた送電装置40から無線で供給された電力を効率的に受電することができ、無線給電における受電効率が向上する。
本発明の一実施形態に係るタイヤ・ホイール組立体3は、タイヤ10及びホイール20から成るタイヤ・ホイール組立体3であって、タイヤ・ホイール組立体3に収容され、タイヤ10よりもタイヤ径方向外側から無線によって供給される電力を受け付ける受電装置30と、タイヤ10と通気可能に接続されたコンプレッサ50と、コンプレッサ50を制御してタイヤ10の内圧を変更する制御装置60と、を備える。制御装置60は、受電装置30が無線により受電可能な位置にあるか否かを判定し、タイヤ10の内圧が第1の内圧である場合に、受電装置30が無線により受電可能な位置にあると判定すると、タイヤ10の内圧を第1の内圧よりも低い第2の内圧に変更し、タイヤ10の内圧が第2の内圧である場合に、受電装置30が無線により受電可能な位置にないと判定すると、タイヤ10の内圧を第1の内圧に変更する。かかる構成によれば、タイヤ・ホイール組立体3に収容された受電装置30の位置を、無線により受電可能な位置にあるか否かに応じて、変更することができる。これによって、タイヤ・ホイール組立体3に収容される受電装置30において、道路等に設けられた送電装置40から無線で供給された電力を効率的に受電することができ、無線給電における受電効率が向上する。
本発明を諸図面及び実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本発明に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各実施形態又は各実施例に含まれる構成又は機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能である。また、各実施形態に含まれる構成又は機能等は、他の実施形態又は他の実施例に組み合わせて用いることができ、複数の構成又は機能等を1つに組み合わせたり、分割したり、或いは一部を省略したりすることが可能である。
例えば、本発明において、受電装置30が、送電装置40から電磁誘導方式で、無線によって電力を供給される例を示したが、この限りではない。例えば、受電装置30は、電界結合方式等、任意の方法によって、送電装置40から無線によって電力を供給されてもよい。
また、例えば、本発明において、車両2は、自動車であるものとして説明したが、この限りではない。車両2には、乗用車、トラック、バス、及び二輪車等の自動車に加え、トラクター等の農業用車両、ダンプカー等の工事用又は建設用車両、自転車、並びに車いす等の、ホイール及びタイヤによって移動可能な任意の車両であってもよい。
また、例えば、本発明において、タイヤ10は、空気が充填されるものとして説明したが、この限りではない。例えば、タイヤ10には、窒素等の気体を充填することができる。また、例えば、タイヤ10には、気体に限らず、液体、ゲル状物質、又は粉粒体等を含む、任意の流体を充填することができる。
また、例えば、本発明において、タイヤ10は、インナーライナー16を備えるチューブレスタイヤであるものとして説明したが、この限りではない。例えば、タイヤ10は、チューブを備えるチューブタイプタイヤであってもよい。また、例えば、タイヤ10は、上述した樹脂材料によって全体又は一部を形成され、気体を充填させずに用いられるエアレスタイヤであってもよい。