WO2013080860A1 - 非接触給電装置 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a noncontact power feeding apparatus. More particularly, the present invention relates to a non-contact power feeding apparatus for supplying power from a power feeding side to a power receiving side in a noncontact manner by magnetic coupling between a pair of coils.
- the non-contact electric power feeding apparatus which supplies electric power from an electric power feeding side to an electric power receiving side using electromagnetic induction between the primary coil of an electric power feeding side and the secondary coil of an electric power receiving side is known.
- This type of non-contact power feeding device is expected to be widely used as a power feeding device, for example, a charging device, for charging a secondary battery mounted on an electric car or a hybrid car.
- a primary coil on the power feeding side is installed on the ground, and a secondary coil on the vehicle side is installed outside the floor of the vehicle body.
- the allowable range of positional deviation between the power feeding unit and the power receiving unit and the gap length change needs to be strictly limited.
- it is difficult to accurately stop the vehicle at a predetermined position and a system that forces the vehicle to be accurately stopped at a predetermined position is difficult for the general public to use.
- the primary The tolerance of the difference between the coil and the secondary coil is increased.
- the state where the distance between the center of the primary coil and the center of the secondary coil is the smallest is the maximum efficiency, and the allowable range of deviation is set in terms of how much deviation from that state is permitted. ing. Therefore, in general technology, it has been difficult to increase the tolerance of deviation.
- An object of the present disclosure is to provide a non-contact power feeding device capable of efficiently performing power transmission from the power feeding side to the power receiving side even if the accuracy of the stop position of the movable body is relaxed.
- the non-contact power feeding apparatus includes a power feeding facility and a power receiving facility.
- the feed facility includes a first resonator provided with a primary coil, and a power supply unit that supplies an alternating current to the first resonator.
- the power reception facility includes a second resonator including a secondary coil, and a load to which the power received by the second resonator is supplied.
- One of the primary coil and the secondary coil is a small coil, and the other is a large coil. The outer diameter of the small coil is smaller than the inner diameter of the large coil.
- the small coil of the first resonator and the second resonator At least a part of the resonator provided with the large coil is disposed in the resonator provided with the large coil.
- the large coil means that in any case where the resonator does not have the core, the large coil If both the small coils are single-layer wound, it means that both coils are located in the same plane, ie, in the same plane. If both the large coil and the small coil are multi-layered, it means that at least one layer of both coils is in the same plane. In other words, it means that at least one layer of both coils is positioned to overlap each other.
- one of the large coil and the small coil is a multilayer winding and the other is a single layer winding
- the single layer coil is disposed at an arbitrary position overlapping with the multilayer coil.
- the single-layer coil is located in the same plane as a part of the multi-layer coil. If the coil comprises a core, the end of the core is the end of the resonator.
- the contactless power transmission from the power supply side, ie, the primary side, to the power reception side, ie, the secondary side is performed at the resonance between the first resonator and the second resonator, so the positions of the primary coil and the secondary coil. Even if the accuracy of the relationship, that is, the positional relationship between the large coil and the small coil is alleviated, power transmission can be performed efficiently.
- This aspect is different from a general technique in which contactless power transfer is performed by resonance, and in contactless power transfer, at least a portion of one coil, that is, a resonator provided with a small coil is resonant with another coil, ie, a large coil It is done in the state of being placed inside the vessel. Therefore, it becomes possible to set the tolerance
- the positional relationship between the first resonator and the second resonator in which power transmission is performed with maximum efficiency in the non-contact power transmission state is that the center of the small coil is the center of the large coil.
- the first resonator and the second resonator are set so as to be in a positional relationship in which they are shifted.
- the positional relationship between the first resonator and the second resonator is set such that power transmission is performed at maximum efficiency when the centers of the coils of both resonators coincide with each other.
- the allowable range of displacement is inside of a circle centered on the center of the coil.
- the position relationship between the first resonator and the second resonator in which the power transmission is performed at maximum efficiency in the non-contact power transmission state is such that the centers of the coils of both resonators are shifted. Since the relationship is set, the allowable range of the positional deviation is expanded by the deviation of the centers of both coils.
- At least one of the first resonator and the second resonator includes a magnetic core, and the magnetic core has a length of the magnetic core including the magnetic core. It is formed to be equal to or longer than the axial length of the coil of the resonator. In this aspect, for example, a strong induced electromotive force is generated and power is transmitted stably, as compared with the case where the resonator does not include the magnetic core.
- a resonator provided with the large coil includes a cylindrical magnetic core.
- the magnetic core included in the resonator including the large coil is cylindrical.
- the large coil may be wound around the outer periphery of the cylindrical magnetic core or may be disposed on the inner periphery.
- the polarity of the magnetic pole generated at both ends of the magnetic body core of the first resonator and the polarity of the magnetic pole generated at both ends of the magnetic body core of the second resonator are reversed in resonance cycle. Power transmission is performed contactlessly on the next side. Therefore, the allowable range of positional deviation along the axial direction of the coil is expanded.
- the cylindrical magnetic body core is a large diameter magnetic body core
- a resonator provided with the small coil includes a small diameter magnetic body core.
- the length of the large diameter magnetic core is shorter than that of the small diameter magnetic core.
- the small diameter magnetic core and the large diameter magnetic core are arranged such that the small diameter magnetic core penetrates the large diameter magnetic core.
- the power reception facility is mounted on a vehicle, and the vehicle includes a rectifier and a battery as the load.
- the vehicle includes a rectifier and a battery as the load.
- the driver In order to charge the battery, it is generally difficult for the driver to accurately stop the vehicle equipped with the power reception facility at a position where non-contact power feeding is efficiently performed.
- the power receiving facility since the power receiving facility has the requirement of forming part of the non-contact power feeding device, the tolerance of the stop position where non-contact power feeding can be efficiently performed is broadened, and the driver places the vehicle at the target position. The operation to stop is easy.
- the power reception facility is mounted on a vehicle.
- the magnetic core is a flat cylindrical magnetic core.
- the resonator provided with the large coil includes the cylindrical magnetic body core.
- the magnetic body core is disposed such that the major axis of the cross section of the magnetic body core is positioned along the vehicle width direction of the vehicle in the state where the contactless power transmission is performed.
- “the major axis of the cross section of the magnetic core is located along the vehicle width direction of the vehicle” means that, when the large coil is a coil of the power receiving facility, the major axis of the cross section of the flat magnetic core is the vehicle Means that the power receiving equipment is mounted on the vehicle so as to extend along the vehicle width direction.
- the feed facility is arranged such that the major axis of the cross section of the flat magnetic core extends along the vehicle width direction of the vehicle stopped at a predetermined position to receive contactless feed. It means being done.
- the cylindrical magnetic core provided in the resonator provided with the large coil is formed flat, and in the non-contact power transmission state, the major axis of the cross section of the magnetic core is positioned along the vehicle width direction of the vehicle. It is arranged to be. Therefore, the tolerance
- the power reception facility is mounted on the front or rear of the vehicle.
- the power receiving facility is mounted on another portion of the vehicle, it becomes easier to secure the mounting space of the power receiving facility on the vehicle, and the driver can stop at a predetermined stop position for charging. Can easily stop the vehicle.
- the power supply facility can be easily installed.
- the schematic diagram of the non-contact charge system of 1st Embodiment The schematic which shows the relationship of the primary resonator of FIG. 1, and a secondary resonator. The schematic diagram which shows the relationship of the state which looked at the primary resonator of FIG. 1, and the secondary resonator from the axial direction. The schematic diagram for demonstrating the relationship between the positional relationship of the primary resonator of FIG. 1, a secondary resonator, and electric power transmission efficiency. The schematic for demonstrating the effect
- the schematic diagram which shows the relationship of the state which looked at the primary resonator of another example, and the secondary resonator from the axial direction.
- the schematic which shows another example primary resonator and secondary resonator.
- the schematic diagram which shows the positional relationship of the coil with respect to the core of another example.
- the schematic diagram of embodiment provided with the shield apparatus.
- the schematic diagram of embodiment provided with the shield apparatus.
- the schematic diagram of another example. The schematic diagram of another example.
- the non-contact charging system as the non-contact power feeding apparatus includes a power feeding facility 10 provided on the ground and a power receiving facility 21 mounted on a vehicle 20 as a moving body.
- the power supply equipment 10 includes a first resonator 11, a power supply unit 12 that supplies an alternating current to the first resonator 11, and a power supply controller 13.
- the first resonator 11 includes a primary coil 14 as a small coil, a first capacitor C1 connected to the primary coil 14, and a rod-like or columnar small-diameter magnetic core 15.
- the primary coil 14 is wound multiple times around the small diameter magnetic core 15 to form a multi-layered coil.
- the small diameter magnetic core 15 is formed such that both ends thereof project from both ends of the primary coil 14.
- the power supply unit 12 outputs an alternating current at a predetermined frequency to the first resonator 11 according to a command from the power supply controller 13.
- the power reception facility 21 is mounted at the rear of the vehicle 20, and is disposed, for example, under a license plate (not shown).
- the power reception facility 21 includes a second resonator 22, a rectifier 23, a charger 24, a battery 25 as a secondary battery connected to the charger 24, and a vehicle controller 26.
- the rectifier 23, the charger 24 and the battery 25 constitute a load.
- the charger 24 includes a DC / DC converter (not shown) that converts the DC voltage rectified by the rectifier 23 into a voltage suitable for charging the battery 25.
- the vehicle controller 26 controls the switching element of the DC / DC converter of the charger 24 during charging.
- the power supply controller 13 and the vehicle controller 26 are configured to be able to communicate with each other via a pair of wireless communication devices (not shown).
- the second resonator 22 includes a secondary coil 27 as a large coil, a second capacitor C2 connected to the secondary coil 27, and a cylindrical (cylindrical) large-diameter magnetic core 28.
- the inner diameter of the secondary coil 27 as a large coil is larger than the outer diameter of the primary coil 14 as a small coil.
- the secondary coil 27 is wound multiple times inside the large diameter magnetic core 28 to form a multi-layered coil.
- the secondary coil 27 is formed such that both ends of the secondary coil 27 are positioned inward of both ends of the large diameter magnetic core 28.
- the large diameter magnetic core 28 is formed such that its length is shorter than that of the small diameter magnetic core 15.
- the centers of the primary coil 14 and the small diameter magnetic core 15 and the centers of the secondary coil 27 and the large diameter magnetic core 28 have the same height. Is provided.
- the non-contact charging system supplies an alternating current from the power supply unit 12 to the primary coil 14 and performs non-contact power transmission by resonance in a state where the vehicle 20 has finished moving to the charging stop position in the back, the primary coil 14 It can be disposed inside the next coil 27 and the large diameter magnetic core 28 and the small diameter magnetic core 15 can be disposed so as to penetrate the secondary coil 27 and the large diameter magnetic core 28. is there.
- the centers of the primary coil 14, the small diameter magnetic core 15, the secondary coil 27, and the large diameter magnetic core 28 can be aligned with each other when viewed from the axial direction. Is configured. Therefore, an allowable range in which power transmission is efficiently performed may be set based on a state in which the centers of the primary coil 14 and the secondary coil 27 generally coincide with each other when viewed in the axial direction.
- the first resonator 11 and the second resonator are arranged such that the center of the primary coil 14 of the first resonator 11 is shifted from the center of the secondary coil 27 of the second resonator 22. 22 is set. That is, in one mode in the case where the center of the primary coil 14 deviates from the center of the secondary coil 27, the first resonator 11 and the second resonator 22 are set so that power transmission can be performed most efficiently. There is.
- the reason for configuring the non-contact charging system as described above is as follows.
- the center of the secondary coil 27 at the vehicle stop position is the primary coil There is a high probability of being deviated from the center of 14 by a fixed distance.
- the first resonator 11 and the second resonator 22 are set such that the power transmission efficiency is maximized in a state where the center of the primary coil 14 and the center of the secondary coil 27 coincide with each other.
- the first resonator 11 and the second resonator 22 are arranged such that the power transmission efficiency is maximized in a mode in which the center of the large diameter magnetic core 28 is offset from the center of the small diameter magnetic core 15 by a fixed distance.
- the vehicle stop position at which the power transfer efficiency is maximized is not a single point, but a position corresponding to a circle 40 indicated by a broken line as shown in FIG.
- a circle 40 shows a possible trajectory of the center position of the small diameter magnetic core 15 with respect to the large diameter magnetic core 28 when power is supplied at the maximum efficiency.
- the center of the circle 40 coincides with the center of the large diameter magnetic core 28 but does not coincide with the center of the small diameter magnetic core 15.
- the vehicle stop allowable range of the aspect of FIG. 3 has only one vehicle stop position where power transmission is performed at maximum efficiency, for example. It becomes wider than the stop tolerance of the aspect.
- the driver determines that the battery 25 needs to be charged, the driver causes the vehicle 20 to stop at the predetermined position of the power supply facility 10 at the back.
- the vehicle 20 communicates and notifies the power supply controller 13 of a charge request and a power supply request using a communication device (not shown).
- the power supply controller 13 When the power supply controller 13 receives the charge request from the vehicle 20, the power supply controller 13 instructs the power supply unit 12 to output the alternating current to the first resonator 11 at a predetermined frequency. Therefore, AC power of a predetermined frequency is output from the power supply unit 12 to the primary coil 14.
- the small diameter magnetic core 15 When alternating current is supplied to the primary coil 14, the small diameter magnetic core 15 is magnetized by the magnetic field generated by the current flowing through the primary coil 14, and magnetic poles are generated at both ends of the small diameter magnetic core 15.
- the direction of the current flowing through the primary coil 14 determines the N pole and the S pole of the magnetic pole generated in the small diameter magnetic core 15, and whenever the direction of the current changes, as shown in FIG. As shown in FIG.
- an N pole is generated at the right end and an S pole is generated at the left end of the small diameter magnetic core 15, and an N pole is generated at the left end of the small diameter magnetic core 15.
- the state in which the south pole is generated at the right end is repeated.
- the small diameter magnetic core 15 penetrates the large diameter magnetic core.
- FIG. 4A when the N pole is generated at the right end of the small diameter magnetic core 15 and the S pole is generated at the left end of the small diameter magnetic core 15, the S pole is generated at the right end of the large diameter magnetic core 28 At the left end of the large diameter magnetic core 28, an N pole is generated.
- FIG. 4A when the N pole is generated at the right end of the small diameter magnetic core 15 and the S pole is generated at the left end of the small diameter magnetic core 15 and the S pole is generated at the left end of the small diameter magnetic core 15, the S pole is generated at the right end of the large diameter magnetic core 28 At the left end of the large diameter magnetic core 28, an N pole is generated.
- FIG. 4A when the N pole is generated at the
- the magnetic poles of the small diameter magnetic core 15 are the same regardless of the number of turns of the primary coil 14 and the length of the small diameter magnetic core 15 in the portion where the primary coil 14 is wound. Although it occurs at both ends, ideally it does not occur at the middle portion of the small diameter magnetic core 15. Also in the large diameter magnetic body core 28, the magnetic pole is generated at the end of the large diameter magnetic body core 28, and ideally does not occur in the middle portion of the large diameter magnetic body core 28. Power transmission from the primary coil 14 to the secondary coil 27 is performed by mutual magnetic coupling between the magnetic pole of the small diameter magnetic core 15 and the magnetic pole of the large diameter magnetic core 28.
- the vehicle controller 26 determines that the charging is completed, for example, from the elapsed time from the time when the voltage of the battery 25 reaches a predetermined voltage, and transmits the charging completion signal to the power supply controller 13 when the charging is completed.
- the power supply controller 13 ends the power transmission when it receives the charge completion signal. Even when the driver requests the charge end before the full charge, the power supply end request is transmitted to the power supply controller 13, and the power supply controller 13 ends the power transmission.
- the non-contact charging system as the non-contact power feeding apparatus includes the power feeding facility 10 and the power receiving facility 21.
- the power feeding facility 10 supplies the first resonator 11 and the first resonator 11 with alternating current.
- the power reception facility 21 includes a second resonator 22 and a load to which the power received by the second resonator 22 is supplied.
- the first resonator 11 includes a primary coil 14, a first capacitor C1 connected to the primary coil 14, and a small diameter magnetic core 15 around which the primary coil 14 is wound.
- the second resonator 22 includes a secondary coil 27, a second capacitor C2 connected to the secondary coil 27, and a large-diameter magnetic core 28 around which the secondary coil 27 is wound.
- the outer diameter of the primary coil 14 as a small coil is formed smaller than the inner diameter of the secondary coil 27 as a large coil.
- at least a part of the first resonator 11 may be disposed in the second resonator 22. it can. Since the primary coil 14 is provided with the small diameter magnetic core 15, the end of the small diameter magnetic core 15 is the end of the first resonator 11.
- the secondary coil 27 includes the large diameter magnetic core 28, the end of the large diameter magnetic core 28 is the end of the second resonator 22. Therefore, even if the accuracy of the stop position of the moving object, for example, the vehicle 20 is relaxed, the power transmission is efficiently performed from the power supply side to the power reception side.
- the positional relationship between the first resonator 11 and the second resonator 22 in which power transmission is performed with maximum efficiency when contactless power transmission is performed is such that the center of the coil of the first resonator 11, that is, the primary coil 14
- the first resonator 11 and the second resonator 22 are set so as to have a positional relationship in which the center of the coil of the two resonators 22, that is, the center of the secondary coil 27 is shifted. Therefore, the allowable range of positional deviation between the center of the primary coil 14 and the center of the secondary coil 27 when power is transmitted at maximum efficiency is expanded.
- the magnetic field is obtained by the both ends of the small diameter magnetic core 15 and the large diameter magnetic body It concentrates on the ends of the core 28. Therefore, compared to the case where the small diameter magnetic core 15 or the large diameter magnetic core 28 is not provided, for example, in the first embodiment, a strong induced electromotive force, that is, a strong magnetic field is generated, and stable power transmission can be performed. .
- the small diameter magnetic core 15 is formed to be longer than the axial length of the primary coil 14 of the first resonator 11 having the small diameter magnetic core 15, and the large diameter magnetic core 28 is It is formed to be longer than the axial length of the secondary coil 27 of the second resonator 22 having the large diameter magnetic core 28. Therefore, for example, the small diameter magnetic core 15 is formed to be equal to the axial length of the primary coil 14, and the large diameter magnetic core 28 is formed to be equal to the axial length of the secondary coil 27.
- the allowable range of the stop position of the vehicle 20 in the front-rear direction is wider than in the case where it has been.
- the large diameter magnetic body core 28 provided in the second resonator 22 is cylindrical. Therefore, when performing non-contact power transmission, the polarities of the magnetic poles generated at both ends of the small diameter magnetic core 15 of the first resonator 11 and the polarities of the magnetic poles generated at both ends of the large diameter magnetic core 28 of the second resonator 22. Is inverted in the resonance cycle, power transmission is performed contactlessly from the power supply side, ie, the primary side, to the power reception side, ie, the secondary side.
- the power reception facility 21 is mounted on the vehicle 20, and the vehicle 20 includes the rectifier 23 and the battery 25 as loads. In order to charge the battery 25, it is generally difficult for the driver to accurately stop the vehicle 20 on which the power reception facility 21 is mounted at a position where contactless power feeding is efficiently performed. However, in the power reception facility 21 of the first embodiment, since the allowable range of the vehicle stop position at which non-contact power feeding is efficiently performed is wide, the operation for the driver to stop the vehicle at the target position, that is, the operation for stopping for power reception Will be easier.
- the power receiving device 21 is mounted at the rear of the vehicle 20. Therefore, for example, compared with the case where the power reception facility 21 is mounted on another part of the vehicle 20, for example, the side surface of the vehicle body, the floor of the vehicle 20, etc. This facilitates the operation of the driver to stop the vehicle 20 at the predetermined stop position for charging. Furthermore, installation of the power supply facility 10 is also simplified.
- Embodiments are not limited to the above aspect, and may be embodied as follows, for example.
- the cross section of the cylindrical large diameter magnetic core 28 is formed to be flat, that is, substantially elliptical, and the major diameter of the oval is positioned along the vehicle width direction of the vehicle 20.
- the magnetic core 28 may be mounted on the vehicle 20.
- the circle 40 is also flat and extends in the same direction as the major axis of the cross section of the large diameter magnetic core 28.
- the inner diameter of the primary coil 14 may be formed larger than the outer diameter of the secondary coil 27.
- the non-contact charging system uses a cylindrical large-diameter magnetic core 28 as the core of the first resonator 11 which is a resonator on the power supply side, and a second resonator which is a resonator on the power reception side A rod-like small diameter magnetic core 15 is used as the core 22. That is, in the first embodiment, the primary coil 14 is a small coil and the secondary coil 27 is a large coil, but in FIG. 6, the primary coil 14 is a large coil and the secondary coil 27 is a small coil.
- the secondary coil 27 is wound around the outer periphery of the large-diameter magnetic core 28. It is also good.
- the primary coil 14 may be wound around the large-diameter magnetic core 28.
- the cylindrical large-diameter magnetic core 28 is not limited to a cylindrical shape or an elliptical cylindrical shape, and may be an oval cylindrical shape or a polygonal cylindrical shape.
- the small-diameter magnetic core 15 disposed inward of the cylindrical large-diameter magnetic core 28 is not limited to a cylindrical shape, and may be in the shape of a prism, an elliptic cylinder, or a flat plate.
- a magnetic shield device that covers the first resonator 11 and the second resonator 22 is provided.
- the large diameter magnetic core 28 is supported by the metal second support plate 30 via the nonmagnetic support member 29, and the second support plate 30
- a cylindrical second shield member 31 having a bellows portion 31 a is fixed to surround the large diameter magnetic body core 28.
- the small diameter magnetic core 15 is supported by the metal first support plate 17 via the nonmagnetic first support member 16.
- a cylindrical first shield member 18 having substantially the same diameter as the second shield member 31 is fixed to the first support plate 17. As shown in FIG.
- the first resonator 11 and the second resonator 22 in a state where the first resonator 11 and the second resonator 22 are arranged at positions for non-contact power transmission to each other, the first resonator 11 and the second resonator 22 A support plate 30, a second shield member 31, a first shield member 18, and a first support plate 17 surround the support plate 30.
- generation of eddy current is suppressed in a magnetic body such as a chassis or a body of the vehicle 20, for example, an iron plate, so that reduction in transmission efficiency is suppressed. Leakage of magnetic flux to the outside is also prevented.
- the centers of the primary coil 14 and the small diameter magnetic core 15 and the centers of the secondary coil 27 and the large diameter magnetic core 28 may not necessarily have the same height.
- the power receiving facility 21 may be mounted not on the lower side of the number plate but on the upper side.
- the power reception facility 21 is not limited to the rear of the vehicle 20, and may be mounted, for example, on the front or middle of the vehicle 20.
- the power reception facility 21 may be mounted on the front of the vehicle 20 as in the case of mounting on the rear of the vehicle.
- the first resonator 11 of the feed facility 10 is disposed in the hole 35 formed on the ground, and the small diameter magnetic core 15 is supported by the cylinder 19 through the nonmagnetic support portion. ing.
- the first resonator 11 has a standby position located below the ground surface as shown in FIG. 9 by the operation of the cylinder 19, and a feeding position where the small diameter magnetic core 15 penetrates the large diameter magnetic core 28. And moved to The opening of the hole 35 is covered with a cover (not shown) so that the vehicle 20 can move on the ground without any trouble.
- the first resonator when the power receiving facility 21 is mounted on the vehicle 20 so that the secondary coil 27 of the second resonator 22 and the center line of the large-diameter magnetic core 28 extend in the front-rear direction of the vehicle 20 11 may be configured to be movable. That is, the noncontact power transmission is not performed when only the vehicle 20 moves, but the noncontact power transmission is performed when both the vehicle 20 and the first resonator 11 move.
- the resonator 11 and the second resonator 22 are disposed.
- the small diameter magnetic core 15 of the first resonator 11 may be configured to move between the standby position and the power feeding position by the cylinder 19 disposed horizontally.
- the second resonator 22 may be provided on the side of the vehicle 20.
- the center of the first resonator 11 of the feed facility 10 is disposed at the same height as the center of the second resonator 22, and the first resonator 11 is in a direction orthogonal to the front-rear direction of the vehicle 20 Move to the standby position or the feeding position along the
- the primary coil 14 and the secondary coil 27 are not limited to multi-layer windings, but may be single-layer windings.
- the small diameter magnetic core 15 The length does not have to be a length that can penetrate the large diameter magnetic core 28.
- the length of the small diameter magnetic core 15 may be the same as the length of the large diameter magnetic core 28 or the length of the small diameter magnetic core 15 may be shorter than the length of the large diameter magnetic core 28.
- the small diameter magnetic core 15 When the small diameter magnetic core 15 is longer than the large diameter magnetic core 28, the small diameter magnetic core 15 does not penetrate through the large diameter magnetic core 28, and one end of the small diameter magnetic core 15 is a large diameter magnetic body
- the small diameter magnetic core 15 and the large diameter magnetic core 28 may be configured such that non-contact power transmission is performed in the state of being present in the core 28. Even when the small diameter magnetic core 15 has the same length as the large diameter magnetic core 28 or when the small diameter magnetic core 15 is shorter than the large diameter magnetic core 28, the first end of the small diameter magnetic core 15 is large.
- the small-diameter magnetic core 15 and the large-diameter magnetic core 28 are configured such that non-contact power transmission is performed in the state where the second end is present in the large-diameter magnetic core 28 and the second end protrudes from the large-diameter magnetic core 28. , May be configured.
- the primary coil 14 provided in the first resonator 11 and the secondary coil 27 provided in the second resonator 22 are air core coils without the small diameter magnetic core 15 or the large diameter magnetic core 28 Good. If the first resonator 11 and the second resonator 22 both have no core, and the primary coil 14 and the secondary coil 27 both have single-layer windings, the first resonator 11 resonates with the first resonator 11.
- the primary coil 14 is located in the same plane as the secondary coil 27. If both the primary coil 14 and the secondary coil 27 have multilayer windings, at least a portion of the primary coil 14 is disposed in the secondary coil 27 when contactless power transfer is performed. When one of primary coil 14 and secondary coil 27 is a multilayer winding and the other is a single-layer winding, at least a part of the single-layer coil is a multilayer winding when contactless power transmission is performed. Placed inside.
- the first capacitor C1 connected to the primary coil 14 may not be provided.
- the second capacitor C ⁇ b> 2 connected to the secondary coil 27 may not be provided in the second resonator 22.
- the center lines of the primary coil 14 and the small diameter magnetic core 15 of the first resonator 11 and the center of the secondary coil 27 and the large diameter magnetic core 28 of the second resonator 22 are not limited to a configuration in which the lines are arranged in parallel with each other. Unless the first center line which is the center line of the primary coil 14 and the small diameter magnetic core 15 and the second center line which is the center line of the secondary coil 27 and the large diameter magnetic core 28 are orthogonal to each other, The first resonator 11 and the second resonator 22 may be arranged such that the one center line intersects the second center line. However, the power transfer efficiency is higher when the first center line is closer to the second center line.
- the vehicle 20 is not limited to a vehicle requiring a driver, and may be, for example, an unmanned carrier.
- the non-contact power feeding device is not limited to charging the battery 25 mounted on the vehicle.
- the non-contact power feeding device may charge a battery provided in another mobile, for example, a battery provided in a self-propelled robot.
- the first resonator 11 of the power supply facility 10 may be provided, for example, on the ceiling above the stop position of the moving object at the time of charging.
- the non-contact power feeding device may be configured to charge the battery 25 directly after rectifying the alternating current output from the secondary coil 27 with the rectifier 23 without providing the charger 24.
- the power supply unit 12 may be configured such that the frequency of the AC output can be changed or can not be changed.
- contactless power transmission may be performed by electromagnetic induction instead of resonance.
- C1 first capacitor
- C2 second capacitor
- 10 power feeding equipment
- 11 first resonator
- 12 power supply unit
- 14 primary coil
- 15 small diameter magnetic core
- 28 large diameter magnetic core
- 20 ... Vehicle
- 21 power receiving equipment
- 22 ... second resonator
- 23 ... rectifier constituting load
- 24 ... charger constituting load
- 25 ... battery constituting load
- 27 ... secondary coil.
Landscapes
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Abstract
非接触給電装置は、給電設備(10)と受電設備(21)とを備える。前記給電設備(10)は、一次コイル(14)を備えた第1共振器(11)と、前記第1共振器(11)に交流を供給する電源部(12)とを備える。前記受電設備(21)は、二次コイル(27)を備えた第2共振器(22)と、前記第2共振器(22)が受電した電力が供給される負荷(25)とを備える。前記一次コイル(14)と前記二次コイル(27)とのうちの一方は小コイルであり、他方は大コイルである。前記小コイルの外径は、前記大コイルの内径よりも小さく形成される。前記第1共振器(11)に前記電源部(12)から交流を供給することによって共振で前記第2共振器(22)に非接触電力伝送を行うときには、前記小コイルを備えた共振器(11)の少なくとも一部は、前記大コイルを備えた共振器(22)内に配置されている。
Description
本開示は、非接触給電装置に関する。詳しくは一対のコイル間の磁気的結合により非接触で給電側から受電側に電力を供給する非接触給電装置に関する。
給電側の一次コイルと受電側の二次コイルとの間の電磁誘導を利用して、給電側から受電側に電力を供給する非接触給電装置が、知られている。この種の非接触給電装置は、電気自動車やハイブリッド車に搭載された二次電池を充電するための給電装置たとえば充電装置として、広く利用されることが見込まれている。
非接触給電装置を用いる車両の非接触充電システムでは、給電側の一次コイルは地上に設置されており、車両側の二次コイルは、車体の床面の外側に設置されている。非接触給電装置を用いる車両の非接触充電システムにおいて受電効率を高めるためには、給電部と受電部との位置ズレやギャップ長変化の許容範囲は、厳しく制限される必要がある。しかし、車両を決められた位置に正確に止めることは困難であり、車両を決められた位置に正確に止めることを強いるシステムは、一般人にとって利用し難い。
そのため、非接触給電装置において、種々の形状の一次コイルや二次コイルが開発されている。例えば、ギャップ長が大きい場合に、両コイル間の結合係数が低くなってしまい、大きな漏れインダクタンスが発生するおそれがある。そのような漏れインダクタンスの発生を抑制するための対策として、例えば特開2011-45195号公報では、一次コイル及び二次コイルにそれぞれコンデンサを接続することによって漏れインダクタンスを補償することが、行われている。
単に電磁誘導で一次コイルから二次コイルに非接触給電を行う場合と比べると、一次側及び二次側にそれぞれコイルとコンデンサを設けて、共振で非接触の電力伝送を行う場合には、一次コイルと二次コイルとのズレの許容範囲は、大きくなる。しかし、一般技術では、一次コイルの中心と二次コイル中心との距離が最小の状態が効率最大であり、その状態からのズレをどれだけ許容するかという観点で、ズレの許容範囲が設定されている。したがって一般技術では、ズレの許容範囲を大きくすることは難しかった。
本開示の目的は、移動体の停止位置の精度を緩和しても、効率良く給電側から受電側へ電力伝送を行うことができる非接触給電装置を提供することにある。
本開示の一側面によれば、非接触給電装置は、給電設備と受電設備とを備える。前記給電設備は、一次コイルを備えた第1共振器と、前記第1共振器に交流を供給する電源部とを備える。前記受電設備は、二次コイルを備えた第2共振器と、前記第2共振器が受電した電力が供給される負荷とを備える。前記一次コイルと前記二次コイルとのうちの一方は小コイルであり、他方は大コイルである。前記小コイルの外径は、前記大コイルの内径よりも小さく形成される。前記第1共振器に前記電源部から交流を供給することによって共振で前記第2共振器に非接触電力伝送を行うときには、前記第1共振器と前記第2共振器とのうちの前記小コイルを備えた共振器の少なくとも一部は、前記大コイルを備えた共振器内に配置されている。
ここで、「小コイルを備えた共振器の少なくとも一部は、大コイルを備えた共振器内に配置されている」とは、いずれも共振器がコアを備えていない場合は、大コイルと小コイルとが共に単層巻であれば、両コイルが同一平面上つまり同一平面内に位置することを意味する。大コイルと小コイルとが共に複層巻であれば、両コイルの少なくとも1層が同一平面内に位置することを意味する。換言すれば、両コイルの少なくとも一層が互いに重なるように位置することを意味する。また、大コイル及び小コイルのいずれか一方が複層巻で他方が単層巻の場合は、単層巻きのコイルが複層巻のコイルと重なる任意の位置に配置された状態を意味する。換言すれば、単層巻きのコイルが、複層巻のコイルの一部と同一平面内に位置することを意味する。コイルがコアを備える場合は、コアの端部が共振器の端部となる。
この態様では、給電側つまり一次側から受電側つまり二次側への非接触電力伝送が、第1共振器と第2共振器との共振で行われるため、一次コイルと二次コイルとの位置関係つまり大コイルと小コイルとの位置関係の精度を緩和しても効率良く電力伝送が行われる。この態様は、非接触電力伝送を共振で行う一般技術と異なり、非接触電力伝送は、一方のコイルつまり小コイルを備えた共振器の少なくとも一部が、他方のコイルつまり大コイルを備えた共振器内に配置された状態で行われる。したがって、一方のコイルと他方のコイルとの位置関係のズレの許容範囲を大きく設定することが可能になる。
一態様としては、前記非接触電力伝送を行う状態において最大効率で電力伝送が行われる前記第1共振器及び前記第2共振器の位置関係が、前記小コイルの中心が前記大コイルの中心とはズレている状態となる位置関係になるように、前記第1共振器及び前記第2共振器は、設定されている。非接触電力伝送を行う状態において、例えば両共振器のコイルの中心が互いに一致する際に最大効率で電力伝送が行われるように第1共振器と第2共振器との位置関係が設定された場合には、位置ズレの許容範囲は、コイルの中心を中心とした円の内方である。しかし、この態様では、非接触電力伝送を行う状態において最大効率で電力伝送が行われる第1共振器及び第2共振器の位置関係が、両共振器のコイルの中心がズレた状態となる位置関係であるように設定されているため、両コイルの中心のズレの分だけ、位置ズレの許容範囲が拡がる。
一態様としては、前記第1共振器及び前記第2共振器のうちの少なくとも一方は、磁性体コアを備え、前記磁性体コアは、前記磁性体コアの長さが、前記磁性体コアを備えた共振器が有するコイルの軸方向の長さ以上になるように、形成されている。この態様では、例えば前記共振器が磁性体コアを備えていないような場合に比べて、強い誘導起電力が発生し、安定して電力が伝送される。
一態様としては、前記大コイルを備えた共振器は、筒状の前記磁性体コアを備える。第1共振器及び第2共振器が共に磁性体コアを備える場合は、大コイルを備えた共振器が備える磁性体コアは筒状となる。大コイルは、筒状の前記磁性体コアの外周に巻回されても内周に配置されてもよい。この態様では、第1共振器の磁性体コアの両端に生じる磁極の極性と、第2共振器の磁性体コアの両端に生じる磁極の極性とが共振サイクルで反転することによって、一次側から二次側に非接触で電力伝送が行われる。したがって、コイルの軸方向に沿った位置ズレの許容範囲は、拡がる。
一態様としては、筒状の前記磁性体コアは、大径磁性体コアであり、前記小コイルを備えた共振器は、小径磁性体コアを備える。前記大径磁性体コアの長さは、前記小径磁性体コアよりも短く形成される。非接触電力伝送を行うときには前記小径磁性体コアが前記大径磁性体コアを貫通するように、前記小径磁性体コアと前記大径磁性体コアとは配置される。この態様では、小径磁性体コアを大径磁性体コア内に配置することで、小コイルを備えた共振器の少なくとも一部を大コイルを備えた共振器内に配置しやすい。
一態様としては、前記受電設備は、車両に搭載され、前記車両は、前記負荷として整流器及びバッテリを備える。バッテリを充電するために、受電設備が搭載された車両を、非接触給電が効率良く行われる位置に正確に停止させることは、一般的には運転者にとって難しい。しかしこの態様では、受電設備は前記非接触給電装置の一部を構成する要件を備えるため、非接触給電が効率良く行われる停止位置の許容範囲が広くなり、運転者が車両を目的の位置に停止する操作は容易になる。
一態様としては、前記受電設備は、車両に搭載される。前記磁性体コアは、扁平に形成された筒状の磁性体コアである。前記大コイルを備えた共振器は、筒状の前記磁性体コアを備える。前記非接触電力伝送を行う状態において、前記磁性体コアの断面の長径が前記車両の車幅方向に沿って位置するように、前記磁性体コアは、配置されている。ここで、「磁性体コアの断面の長径が車両の車幅方向に沿って位置する」とは、大コイルが受電設備のコイルである場合には、扁平な磁性体コアの断面の長径が車両の車幅方向に沿って延びるように、受電設備が車両に搭載されていることを意味する。大コイルが給電設備のコイルの場合は、扁平な磁性体コアの断面の長径が、非接触給電を受けるために所定位置に停止した車両の車幅方向に沿って延びるように、給電設備が配置されていることを意味する。
運転者が車両を目的の位置に停止させる場合、前後方向のズレは、車輪止め等を用いて小さくすることはできる。しかし、左右方向のズレは運転者の技量に依存する。したがって、左右方向の位置ズレの許容範囲が広いほど、運転者が車両を目的の位置に停止する操作は、容易になる。この態様では、大コイルを備えた共振器が備える筒状の磁性体コアは扁平に形成され、非接触電力伝送を行う状態において磁性体コアの断面の長径が車両の車幅方向に沿って位置するように配置されている。したがって、非接触給電が効率良く行われる車両停止位置の左右方向の許容範囲が広くなり、運転者が車両を目的の位置に停止させる操作は、より容易になる。
一態様としては、前記受電設備は、前記車両の前部又は後部に搭載されている。この態様では、例えば受電設備が車両の他の部分に搭載される場合に比べて、車両への受電設備の搭載スペースを確保することが容易になり、運転者は、充電のための所定停止位置に容易に車両を停止させることができる。この態様ではさらに、給電設備を容易に設置できる。
(第1実施形態)
以下は、本開示を車載のバッテリを充電するための非接触充電システムに具体化した第1実施形態を、図1~図4Bにしたがって説明する。図1に示すように、非接触給電装置としての非接触充電システムは、地上に設けられる給電設備10と、移動体としての車両20に搭載された受電設備21とで構成されている。
以下は、本開示を車載のバッテリを充電するための非接触充電システムに具体化した第1実施形態を、図1~図4Bにしたがって説明する。図1に示すように、非接触給電装置としての非接触充電システムは、地上に設けられる給電設備10と、移動体としての車両20に搭載された受電設備21とで構成されている。
給電設備10は、第1共振器11と、第1共振器11に交流を供給する電源部12と、電源コントローラ13とを備える。第1共振器11は、小コイルとしての一次コイル14と、一次コイル14に接続された第1コンデンサC1と、棒状や円柱状の小径磁性体コア15とを備える。一次コイル14は、小径磁性体コア15に複数回巻回されることによって、多層巻のコイルを形成している。小径磁性体コア15は、その両端が一次コイル14の両端から突出するように、形成されている。電源部12は、電源コントローラ13からの指令によって、第1共振器11に交流を所定周波数で出力する。
受電設備21は、車両20の後部に搭載されており、例えば、図示しないナンバープレートの下のあたりに配設される。受電設備21は、第2共振器22と、整流器23と、充電器24と、充電器24に接続された二次電池としてのバッテリ25と、車両コントローラ26とを備える。整流器23、充電器24及びバッテリ25は、負荷を構成する。充電器24は、整流器23で整流された直流の電圧を、バッテリ25に充電するのに適した電圧に変換する図示しないDC/DCコンバータを備える。車両コントローラ26は、充電時に充電器24のDC/DCコンバータのスイッチング素子を制御する。電源コントローラ13と車両コントローラ26とは、図示しない一対の無線通信装置を介して互いに通信できるように構成されている。
第2共振器22は、大コイルとしての二次コイル27と、二次コイル27に接続された第2コンデンサC2と、筒状(円筒状)の大径磁性体コア28とを備える。大コイルとしての二次コイル27の内径は、小コイルとしての一次コイル14の外径よりも大きい。二次コイル27は、大径磁性体コア28の内側で複数回巻回されることによって、多層巻のコイルを形成している。二次コイル27は、二次コイル27の両端が大径磁性体コア28の両端よりも内側に位置するように、形成されている。大径磁性体コア28は、その長さが小径磁性体コア15よりも短くなるように、形成されている。
図1に示すように、給電設備10及び受電設備21は、一次コイル14及び小径磁性体コア15の中心と、二次コイル27及び大径磁性体コア28の中心とが互いに同じ高さとなるように、設けられている。車両20がバックで充電停止位置まで移動し終わった状態において、非接触充電システムが電源部12から一次コイル14に交流を供給し、共振により非接触電力伝送を行うときには、一次コイル14が、二次コイル27及び大径磁性体コア28の内側に配置されることと、小径磁性体コア15が、二次コイル27及び大径磁性体コア28を貫通するように配置されることとが可能である。
図2A,図2Bに示すように、非接触充電システムは、一次コイル14、小径磁性体コア15、二次コイル27及び大径磁性体コア28の中心それぞれが軸方向から見て互いに一致できるように、構成されている。そのため、一般的には一次コイル14及び二次コイル27の中心それぞれが軸方向から見て互いに一致する状態を基準として、効率良く電力伝送が行われる許容範囲が、設定されてもよい。しかし、第1実施形態では、第1共振器11及び第2共振器22が非接触電力伝送を行う状態において最大効率で電力伝送が行われる第1共振器11及び第2共振器22の位置関係が、第1共振器11の一次コイル14の中心が第2共振器22の二次コイル27の中心とはズレた状態となる位置関係になるように、第1共振器11及び第2共振器22は、設定されている。つまり一次コイル14の中心が二次コイル27の中心からズレた場合の中の一態様で、最も効率良く電力伝送が行われるように、第1共振器11及び第2共振器22は設定されている。
上記のように非接触充電システムを構成する理由は、以下の通りである。運転者が車両をバックで運転して二次コイル27の中心が一次コイル14の中心と一致するように、目的位置に停止させる場合、その車両停止位置では、二次コイル27の中心が一次コイル14の中心から一定の距離だけズレている確率が高い。しかし、一次コイル14の中心と二次コイル27の中心とが互いに一致した状態で電力伝送効率が最大となるように第1共振器11と第2共振器22とが設定されている場合には、電力伝送効率が最大となる車両停止位置は、一点しかない。その場合、目標とする効率以上で電力伝送が行われる車両停止位置の許容範囲は、狭くなる。
それに対して、大径磁性体コア28の中心が小径磁性体コア15の中心から一定の距離だけズレている態様で電力伝送効率が最大となるように第1共振器11と第2共振器22とが設定されている場合には、電力伝送効率が最大となる車両停止位置は、一点ではなく、図3に示すように、破線で示す円40に対応する位置である。円40は、最大効率で給電される場合の大径磁性体コア28に対する小径磁性体コア15の中心位置がとりうる軌跡を示す。円40の中心は、大径磁性体コア28の中心と一致するが、小径磁性体コア15の中心とは一致しない。そのため、効率最大で電力伝送が行われる車両停止位置から同じズレ量が許容される場合、図3の態様の車両停止許容範囲は、例えば効率最大で電力伝送が行われる車両停止位置が一点しかない態様の停止許容範囲よりも広くなる。
次は、前記のように構成された非接触充電システムの作用を説明する。
バッテリ25に充電することを必要と運転者が判断した場合には、運転者は、車両20を給電設備10の所定位置にバックで停止させる。電源コントローラ13に、車両20は、図示しない通信装置を用いて充電要求や給電要求を通信したり報知したりする。
バッテリ25に充電することを必要と運転者が判断した場合には、運転者は、車両20を給電設備10の所定位置にバックで停止させる。電源コントローラ13に、車両20は、図示しない通信装置を用いて充電要求や給電要求を通信したり報知したりする。
電源コントローラ13は、車両20から充電要求を受信すると、電源部12が第1共振器11に交流を所定周波数で出力するように、電源部12に指令を行う。よって、電源部12から一次コイル14に所定周波数の交流電力が出力される。一次コイル14に交流が供給されると、一次コイル14に流れる電流によって生じた磁界により小径磁性体コア15が磁化され、小径磁性体コア15の両端に磁極が生じる。一次コイル14に流れる電流の方向によって、小径磁性体コア15に生じる磁極のN極とS極とが決まり、電流の方向が変化するたびに、図4Aに示すように、小径磁性体コア15の右端にN極が生じ、且つ小径磁性体コア15の左端にS極が生じる状態と、図4Bに示すように、小径磁性体コア15の左端にN極が生じ、且つ小径磁性体コア15の右端にS極が生じる状態とが繰り返される。図4Aと図4Bに示す状態では、小径磁性体コア15が大径磁性体コア28を貫通している。図4Aに示すように、小径磁性体コア15の右端にN極が生じ、且つ小径磁性体コア15の左端にS極が生じる状態では、大径磁性体コア28の右端にS極が生じ、且つ大径磁性体コア28の左端にN極が生じる。一方、図4Bに示すように、小径磁性体コア15の左端にN極が生じ、且つ小径磁性体コア15の右端にS極が生じる状態では、大径磁性体コア28の左端にS極が生じ、且つ大径磁性体コア28の右端にN極が生じる状態となる。共振サイクルで図4Aの状態と図4Bの状態とが繰り返されることによって、受電設備21の二次コイル27に非接触で電力伝送が行われる。二次コイル27が受電した電力は、整流器23で整流された後、充電器24に供給される。そして、充電器24がバッテリ25の充電に適した電圧に電力の電圧を昇圧することで、バッテリ25は充電される。
小径磁性体コア15が存在する状態では、一次コイル14の巻数や、一次コイル14が巻回されている部分の小径磁性体コア15の長さに拘らず、磁極は、小径磁性体コア15の両端に生じるが、理想的には小径磁性体コア15の中間部には生じない。大径磁性体コア28においても、磁極は大径磁性体コア28の端部に生じ、理想的には大径磁性体コア28の中間部には生じない。小径磁性体コア15の磁極と大径磁性体コア28の磁極との互いの磁気的結合で、一次コイル14から二次コイル27への電力伝送が行われる。
第1共振器11の一次コイル14が第2共振器22の二次コイル27内に配置された状態で充電が行われる場合には、充電効率が最適な位置から一定距離の範囲を、一次コイル14と二次コイル27との互いの位置関係のズレの許容範囲とすることが可能となる。そのため、ズレの許容範囲を広くすることができる。
車両コントローラ26は、例えば、バッテリ25の電圧が所定電圧になった時点からの経過時間から、充電が完了したことを判断し、充電が完了すると、電源コントローラ13に充電完了信号を送信する。電源コントローラ13は、充電完了信号を受信すると電力伝送を終了する。満充電になる前に、運転者が充電終了を要求した場合にも、電源コントローラ13に給電終了要求が送信され、電源コントローラ13は電力伝送を終了する。
第1実施形態では、以下に示す効果が得られる。
(1)非接触給電装置としての非接触充電システムは、給電設備10と、受電設備21とを備え、給電設備10は、第1共振器11と、第1共振器11に交流を供給する電源部12とを備える。受電設備21は、第2共振器22と、第2共振器22が受電した電力が供給される負荷とを備える。第1共振器11は、一次コイル14と、一次コイル14に接続された第1コンデンサC1と、一次コイル14が巻回された小径磁性体コア15とを備える。第2共振器22は、二次コイル27と、二次コイル27に接続された第2コンデンサC2と、二次コイル27が巻回された大径磁性体コア28とを備える。小コイルとしての一次コイル14の外径は、大コイルとしての二次コイル27の内径よりも小さく形成される。かつ第1共振器11に電源部12から交流を供給することによって共振で非接触電力伝送を行うときには、第1共振器11の少なくとも一部は、第2共振器22内に配置されることができる。一次コイル14が小径磁性体コア15を備えているので、小径磁性体コア15の端部が第1共振器11の端部である。二次コイル27が大径磁性体コア28を備えているので、大径磁性体コア28の端部が第2共振器22の端部である。したがって、移動体たとえば車両20の停止位置の精度を緩和しても、効率良く給電側から受電側へ電力伝送が行われる。
(1)非接触給電装置としての非接触充電システムは、給電設備10と、受電設備21とを備え、給電設備10は、第1共振器11と、第1共振器11に交流を供給する電源部12とを備える。受電設備21は、第2共振器22と、第2共振器22が受電した電力が供給される負荷とを備える。第1共振器11は、一次コイル14と、一次コイル14に接続された第1コンデンサC1と、一次コイル14が巻回された小径磁性体コア15とを備える。第2共振器22は、二次コイル27と、二次コイル27に接続された第2コンデンサC2と、二次コイル27が巻回された大径磁性体コア28とを備える。小コイルとしての一次コイル14の外径は、大コイルとしての二次コイル27の内径よりも小さく形成される。かつ第1共振器11に電源部12から交流を供給することによって共振で非接触電力伝送を行うときには、第1共振器11の少なくとも一部は、第2共振器22内に配置されることができる。一次コイル14が小径磁性体コア15を備えているので、小径磁性体コア15の端部が第1共振器11の端部である。二次コイル27が大径磁性体コア28を備えているので、大径磁性体コア28の端部が第2共振器22の端部である。したがって、移動体たとえば車両20の停止位置の精度を緩和しても、効率良く給電側から受電側へ電力伝送が行われる。
(2)非接触電力伝送を行う場合に最大効率で電力伝送が行われる第1共振器11及び第2共振器22の位置関係は、第1共振器11のコイルつまり一次コイル14の中心が第2共振器22のコイルつまり二次コイル27の中心とはズレた状態となる位置関係であるように、第1共振器11及び第2共振器22は、設定されている。したがって、最大効率で電力伝送されるときの一次コイル14の中心と二次コイル27の中心の、位置ズレの許容範囲は拡がる。
(3)第1共振器11が小径磁性体コア15を備え、且つ第2共振器22が大径磁性体コア28を備えるため、磁界は、小径磁性体コア15の両端部と大径磁性体コア28の両端部とに集中する。したがって、例えば小径磁性体コア15や大径磁性体コア28を備えていない場合に比べて、第1実施形態では、強い誘導起電力つまり強い磁界が発生し、安定した電力伝送を行うことができる。
(4)小径磁性体コア15は、小径磁性体コア15を備えた第1共振器11が有する一次コイル14の軸方向の長さよりも長くなるように形成され、大径磁性体コア28は、大径磁性体コア28を備えた第2共振器22が有する二次コイル27の軸方向の長さよりも長くなるように形成されている。したがって、例えば小径磁性体コア15が一次コイル14の軸方向の長さと同じになるように形成され、且つ大径磁性体コア28が二次コイル27の軸方向の長さと同じになるように形成されているような場合に比べて、第1実施形態では、車両20の前後方向の停止位置の許容範囲は広くなる。
(5)第2共振器22が備える大径磁性体コア28は、筒状である。そのため、非接触電力伝送を行う場合には、第1共振器11の小径磁性体コア15の両端に生じる磁極と、第2共振器22の大径磁性体コア28の両端に生じる磁極の極性とが共振サイクルで反転することによって、給電側つまり一次側から受電側つまり二次側に非接触で電力伝送が行われる。
(6)受電設備21は車両20に搭載され、車両20は負荷として整流器23及びバッテリ25を備える。バッテリ25を充電するために、受電設備21が搭載された車両20を、非接触給電が効率良く行われる位置に正確に停止させることは、一般的には運転者にとって難しい。しかし第1実施形態の受電設備21では、非接触給電が効率良く行われる車両停止位置の許容範囲が広いため、運転者が車両を目的の位置に停止する操作、すなわち受電のために停止する操作は、容易になる。
(7)受電設備21は車両20の後部に搭載されている。したがって、例えば受電設備21を車両20の他の部分、例えば、車体の側面や車両20の床下等に搭載するような場合に比べて、車両20への受電設備21の搭載スペースを確保することが容易になり、且つ運転者が充電のための所定停止位置に車両20を停止する操作が容易になる。さらに、給電設備10の設置も簡単になる。
実施形態は、上記の態様に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化されてもよい。
図5に示すように、筒状の大径磁性体コア28の断面が扁平つまり略楕円形に形成され、且つ楕円形の長径が車両20の車幅方向に沿って位置するように、大径磁性体コア28は、車両20に搭載されていてもよい。円40も扁平であり、大径磁性体コア28の断面の長径と同じ方向に延びる。運転者が車両20を目的の位置に停止させる場合、前後方向の車両20のズレを、車輪止め等を用いて小さくすることは容易である。一方、左右方向の車両20のズレは運転者の技量に依存するため、左右方向の車両20のズレを小さくすることは、一般的には困難である。しかしこの態様では、左右方向の位置ズレの許容範囲が大きいため、運転者が車両を目的の位置に停止する操作は、容易になる。つまりこの構成では、第2共振器22が備える筒状の大径磁性体コア28の断面が扁平に形成され、且つ断面の長径が車両20の車幅方向に沿って位置するように、大径磁性体コア28が車両20に搭載されている。したがって、非接触給電が効率良く行われるための車両停止位置の左右方向の許容範囲が広くなり、運転者が車両20を目的の位置に停止させる操作は、より容易になる。
図5に示すように、筒状の大径磁性体コア28の断面が扁平つまり略楕円形に形成され、且つ楕円形の長径が車両20の車幅方向に沿って位置するように、大径磁性体コア28は、車両20に搭載されていてもよい。円40も扁平であり、大径磁性体コア28の断面の長径と同じ方向に延びる。運転者が車両20を目的の位置に停止させる場合、前後方向の車両20のズレを、車輪止め等を用いて小さくすることは容易である。一方、左右方向の車両20のズレは運転者の技量に依存するため、左右方向の車両20のズレを小さくすることは、一般的には困難である。しかしこの態様では、左右方向の位置ズレの許容範囲が大きいため、運転者が車両を目的の位置に停止する操作は、容易になる。つまりこの構成では、第2共振器22が備える筒状の大径磁性体コア28の断面が扁平に形成され、且つ断面の長径が車両20の車幅方向に沿って位置するように、大径磁性体コア28が車両20に搭載されている。したがって、非接触給電が効率良く行われるための車両停止位置の左右方向の許容範囲が広くなり、運転者が車両20を目的の位置に停止させる操作は、より容易になる。
図6に示すように、非接触充電システムは、一次コイル14の内径を二次コイル27の外径よりも大きく形成してもよい。具体的には非接触充電システムは、給電側の共振器である第1共振器11のコアとして、円筒状の大径磁性体コア28を使用し、受電側の共振器である第2共振器22のコアとして、棒状の小径磁性体コア15を使用する。つまり第1実施形態では、一次コイル14が小コイルであり、二次コイル27が大コイルであるが、図6では、一次コイル14が大コイルであり、二次コイル27が小コイルである。
図7に示すように、筒状たとえば円筒状の大径磁性体コア28が第2共振器22に使用される場合、二次コイル27は、大径磁性体コア28の外周に巻回されてもよい。もしくは筒状たとえば円筒状の大径磁性体コア28が第1共振器11に使用される場合、一次コイル14は、大径磁性体コア28の外周に巻回されてもよい。
筒状の大径磁性体コア28は、円筒状や楕円筒状に限定されず、長円形筒状や多角筒状であってもよい。
筒状の大径磁性体コア28の内方に配置される小径磁性体コア15は、円柱状に限定されず、角柱状や楕円柱状の棒状や、扁平な板状であってもよい。
筒状の大径磁性体コア28の内方に配置される小径磁性体コア15は、円柱状に限定されず、角柱状や楕円柱状の棒状や、扁平な板状であってもよい。
第1共振器11及び第2共振器22が非接触電力伝送をするための位置に配置された状態において、第1共振器11及び第2共振器22を覆う磁気シールド装置が、設けられてもよい。例えば磁気シールド装置では、図8Aと図8Bに示すように、大径磁性体コア28が非磁性体の支持部材29を介して金属製の第2支持板30に支持され、第2支持板30には、蛇腹部31aを有する筒状の第2シールド部材31が、大径磁性体コア28を囲むように固定されている。小径磁性体コア15は、非磁性体の第1支持部材16を介して金属製の第1支持板17に支持されている。第2シールド部材31とほぼ同径の筒状の第1シールド部材18は、第1支持板17に固定されている。図8Bに示すように、第1共振器11及び第2共振器22が互いに非接触電力伝送をするための位置に配置された状態では、第1共振器11及び第2共振器22は、第2支持板30、第2シールド部材31、第1シールド部材18、及び第1支持板17によって囲繞されている。この構成は、車両20のシャーシやボディ等の磁性体たとえば鉄板において渦電流が発生することが抑制されるので、伝送効率が低下することを抑制される。磁束が外部に漏れることも防止される。
給電設備10及び受電設備21において、一次コイル14及び小径磁性体コア15の中心と、二次コイル27及び大径磁性体コア28の中心とは、必ずしも互いに同じ高さでなくてもよい。
受電設備21が車両20の後部に搭載される態様において、受電設備21は、ナンバープレートの下方ではなく、上方に搭載されてもよい。
受電設備21は、車両20の後部に限らず、例えば、車両20の前部や中間部に搭載されてもよい。受電設備21は、車両後部に搭載する場合と同様に、車両20の前部に搭載されてもよい。受電設備21が車両20の中間部に搭載される場合には、図9に示すように、第2共振器22は、二次コイル27及び大径磁性体コア28の中心線が地上面に対して直交する方向に延びるように、車両20に搭載される。図9では、給電設備10の第1共振器11は、地上に形成された穴35の中に配設され、小径磁性体コア15は、非磁性体の支持部を介してシリンダ19に支持されている。第1共振器11は、シリンダ19の作動によって、図9に示すように地上面の下に位置する待機位置と、小径磁性体コア15が大径磁性体コア28を貫通する状態になる給電位置とに移動される。穴35の開口は、車両20が支障なく地上面上を移動できるように、図示しないカバーで覆われている。
受電設備21は、車両20の後部に限らず、例えば、車両20の前部や中間部に搭載されてもよい。受電設備21は、車両後部に搭載する場合と同様に、車両20の前部に搭載されてもよい。受電設備21が車両20の中間部に搭載される場合には、図9に示すように、第2共振器22は、二次コイル27及び大径磁性体コア28の中心線が地上面に対して直交する方向に延びるように、車両20に搭載される。図9では、給電設備10の第1共振器11は、地上に形成された穴35の中に配設され、小径磁性体コア15は、非磁性体の支持部を介してシリンダ19に支持されている。第1共振器11は、シリンダ19の作動によって、図9に示すように地上面の下に位置する待機位置と、小径磁性体コア15が大径磁性体コア28を貫通する状態になる給電位置とに移動される。穴35の開口は、車両20が支障なく地上面上を移動できるように、図示しないカバーで覆われている。
○ 第2共振器22の二次コイル27と大径磁性体コア28の中心線とが車両20の前後方向に延びるように、受電設備21が車両20に搭載された場合に、第1共振器11は、移動できるように構成されてもよい。つまり、車両20のみが移動することによって非接触電力伝送が行われるのではなく、車両20と、第1共振器11との両方が移動することによって、非接触電力伝送が行われるように第1共振器11と第2共振器22とが配置される。例えば、図10に示すように、第1共振器11の小径磁性体コア15が、水平に配設されたシリンダ19によって、待機位置と給電位置とに移動するように構成されてもよい。
○ 第2共振器22は、車両20の側部に設けられてもよい。この場合、給電設備10の第1共振器11の中心が第2共振器22の中心と同じ高さであるように配置され、第1共振器11は、車両20の前後方向とは直交する方向に沿って、待機位置や給電位置に移動する。
○ 一次コイル14及び二次コイル27は、複層巻に限定されず、単層巻であってもよい。
○ 第1共振器11及び第2共振器のいずれか一方が棒状の小径磁性体コア15を備え、他方が筒状の大径磁性体コア28を備えた構成の場合、小径磁性体コア15の長さは、必ずしも大径磁性体コア28を貫通できる長さである必要は無い。あるいは小径磁性体コア15の長さは、大径磁性体コア28の長さと同じでもよく、もしくは小径磁性体コア15の長さは、大径磁性体コア28の長さよりも短くてもよい。
○ 第1共振器11及び第2共振器のいずれか一方が棒状の小径磁性体コア15を備え、他方が筒状の大径磁性体コア28を備えた構成の場合、小径磁性体コア15の長さは、必ずしも大径磁性体コア28を貫通できる長さである必要は無い。あるいは小径磁性体コア15の長さは、大径磁性体コア28の長さと同じでもよく、もしくは小径磁性体コア15の長さは、大径磁性体コア28の長さよりも短くてもよい。
○ 小径磁性体コア15が大径磁性体コア28よりも長い場合に、小径磁性体コア15が大径磁性体コア28を貫通した状態ではなく、小径磁性体コア15の一端が大径磁性体コア28内に存在する状態で非接触電力伝送が行われるように、小径磁性体コア15と大径磁性体コア28は、構成されてもよい。小径磁性体コア15が大径磁性体コア28と同じ長さの場合や、小径磁性体コア15が大径磁性体コア28よりも短い場合においても、小径磁性体コア15の第1端が大径磁性体コア28内に存在し、且つ第2端が大径磁性体コア28から突出する状態で、非接触電力伝送が行われるように、小径磁性体コア15と大径磁性体コア28は、構成されてもよい。
○ 第1共振器11に設けられる一次コイル14と、第2共振器22に設けられる二次コイル27とは、小径磁性体コア15や大径磁性体コア28がない空芯コイルであってもよい。第1共振器11と第2共振器22がいずれもコアを備えておらず、かつ一次コイル14と二次コイル27とが共に単層巻であれば、第1共振器11から共振で前記第2共振器22に非接触電力伝送が行われるときには、一次コイル14は、二次コイル27と同一平面内に位置する。一次コイル14と二次コイル27とが共に複層巻であれば、非接触電力伝送が行われるときには、一次コイル14の少なくとも一部が、二次コイル27内に配置される。一次コイル14及び二次コイル27のいずれか一方が複層巻で他方が単層巻であれば、非接触電力伝送が行われるときには、単層巻のコイルの少なくとも一部が複層巻のコイル内に配置される。
○ 第1共振器11には、一次コイル14に接続された第1コンデンサC1が設けられなくてもよい。第2共振器22には、二次コイル27に接続された第2コンデンサC2が設けられなくてもよい。
○ 非接触電力伝送が行われるときに、第1共振器11の一次コイル14及び小径磁性体コア15の中心線と、第2共振器22の二次コイル27及び大径磁性体コア28の中心線とが互いに平行に配置される構成に、第1共振器11と第2共振器22とは、限定されない。一次コイル14及び小径磁性体コア15の中心線である第1中心線と、二次コイル27及び大径磁性体コア28の中心線である第2中心線とが互いに直交する状態でない限り、第1中心線が第2中心線と交差するように、第1共振器11と第2共振器22とは、配置されてもよい。しかし、第1中心線が第2中心線に平行に近い方が、電力伝送効率は、高くなる。
○ 車両20は、運転者を必要とする車両に限定されず、例えば、無人搬送車であってもよい。
○ 非接触給電装置は、車両に搭載されたバッテリ25を充電することに限定されない。非接触給電装置は、他の移動体が備えるバッテリ、例えば、自走式のロボットが備えるバッテリを充電してもよい。
○ 非接触給電装置は、車両に搭載されたバッテリ25を充電することに限定されない。非接触給電装置は、他の移動体が備えるバッテリ、例えば、自走式のロボットが備えるバッテリを充電してもよい。
○ バッテリ25が屋内で充電される場合、給電設備10の第1共振器11は、充電時における移動体の停止位置の上方に、例えば天井に設けられてもよい。
○ 充電器24を設けずに、二次コイル27から出力される交流電流を整流器23で整流した後にバッテリ25を直接充電するように、非接触給電装置は、構成されてもよい。
○ 充電器24を設けずに、二次コイル27から出力される交流電流を整流器23で整流した後にバッテリ25を直接充電するように、非接触給電装置は、構成されてもよい。
○ 電源部12は、交流出力の周波数が変更可能であるように、または変更不能であるように、構成されてよい。
○ 上記いずれかの実施形態において、共振ではなく電磁誘導で非接触電力伝送が行われてもよい。
○ 上記いずれかの実施形態において、共振ではなく電磁誘導で非接触電力伝送が行われてもよい。
C1…第1コンデンサ、C2…第2コンデンサ、10…給電設備、11…第1共振器、12…電源部、14…一次コイル、15…小径磁性体コア、28…大径磁性体コア、20…車両、21…受電設備、22…第2共振器、23…負荷を構成する整流器、24…負荷を構成する充電器、25…負荷を構成するバッテリ、27…二次コイル。
Claims (10)
- 給電設備と受電設備とを備えた非接触給電装置であって、
前記給電設備は、一次コイルを備えた第1共振器と、前記第1共振器に交流を供給する電源部とを備え、
前記受電設備は、二次コイルを備えた第2共振器と、前記第2共振器が受電した電力が供給される負荷とを備え、
前記一次コイルと前記二次コイルとのうちの一方は小コイルであり、他方は大コイルであり、前記小コイルの外径は、前記大コイルの内径よりも小さく形成され、
前記第1共振器に前記電源部から交流を供給することによって共振で前記第2共振器に非接触電力伝送を行うときには、前記第1共振器と前記第2共振器とのうちの前記小コイルを備えた共振器の少なくとも一部は、前記大コイルを備えた共振器内に配置されている、非接触給電装置。 - 前記非接触電力伝送を行う状態において最大効率で電力伝送が行われる前記第1共振器及び前記第2共振器の位置関係が、前記小コイルの中心が前記大コイルの中心とはズレている状態となる位置関係になるように、前記第1共振器及び前記第2共振器は、設定されている、
請求項1に記載の非接触給電装置。 - 前記第1共振器及び前記第2共振器のうちの少なくとも一方は、磁性体コアを備え、
前記磁性体コアは、前記磁性体コアの長さが、前記磁性体コアを備えた共振器が有するコイルの軸方向の長さ以上になるように、形成されている、
請求項1に記載の非接触給電装置。 - 前記大コイルを備えた共振器は、筒状の前記磁性体コアを備える、
請求項3に記載の非接触給電装置。 - 筒状の前記磁性体コアは、大径磁性体コアであり、
前記小コイルを備えた共振器は、小径磁性体コアを備え、
前記大径磁性体コアの長さは、前記小径磁性体コアよりも短く形成され、
非接触電力伝送を行うときには前記小径磁性体コアが前記大径磁性体コアを貫通するように、前記小径磁性体コアと前記大径磁性体コアとは配置される、
請求項4に記載の非接触給電装置。 - 前記受電設備は、車両に搭載され、
前記車両は、前記負荷として整流器及びバッテリを備える、
請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の非接触給電装置。 - 前記受電設備は、車両に搭載され、
前記磁性体コアは、扁平に形成された筒状の磁性体コアであり、
前記大コイルを備えた共振器は、筒状の前記磁性体コアを備え、
前記非接触電力伝送を行う状態において、前記磁性体コアの断面の長径が前記車両の車幅方向に沿って位置するように、前記磁性体コアは、配置されている、
請求項3に記載の非接触給電装置。 - 前記受電設備は、前記車両の前部又は後部に搭載されている、
請求項6又は請求項7に記載の非接触給電装置。 - 一次コイルを備えた第1共振器と、前記第1共振器に交流を供給する電源部とを備えた給電設備から、非接触で電力を受電する受電設備であって、
前記受電設備は、二次コイルを備えた第2共振器と、前記第2共振器が受電した電力が供給される負荷とを備え、
前記一次コイルと前記二次コイルとのうちの一方は小コイルであり、他方は大コイルであり、前記小コイルの外径は、前記大コイルの内径よりも小さく形成され、
前記第1共振器に前記電源部から交流が供給されることによって共振で前記第2共振器に非接触電力伝送が行われるときには、前記第1共振器と前記第2共振器とのうちの前記小コイルを備えた共振器の少なくとも一部は、前記大コイルを備えた共振器内に配置されている、受電設備。 - 二次コイルを備えた第2共振器と、前記第2共振器が受電した電力が供給される負荷とを備えた受電設備に、非接触で電力を伝送する給電設備であって、
前記給電設備は、一次コイルを備えた第1共振器と、前記第1共振器に交流を供給する電源部とを備え、
前記一次コイルと前記二次コイルとのうちの一方は小コイルであり、他方は大コイルであり、前記小コイルの外径は、前記大コイルの内径よりも小さく形成され、
前記第1共振器に前記電源部から交流を供給することによって共振で前記第2共振器に非接触電力伝送を行うときには、前記第1共振器と前記第2共振器とのうちの前記小コイルを備えた共振器の少なくとも一部は、前記大コイルを備えた共振器内に配置されている、給電設備。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020205680A (ja) * | 2019-06-14 | 2020-12-24 | 本田技研工業株式会社 | 自律走行作業機、及び無線給電システム |
JP7501508B2 (ja) | 2021-11-26 | 2024-06-18 | トヨタ自動車株式会社 | 道路鋲システム、道路鋲の制御方法および制御プログラム |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6230310U (ja) * | 1985-08-08 | 1987-02-24 | ||
JPH06245326A (ja) * | 1993-02-19 | 1994-09-02 | Fujitsu Denso Ltd | 電気自動車の通信制御方式 |
JPH07106170A (ja) * | 1993-09-29 | 1995-04-21 | Tdk Corp | 非接触型充電器用トランス |
WO1998034319A1 (fr) * | 1997-02-03 | 1998-08-06 | Sony Corporation | Equipement et procede pour le transfert d'energie electrique |
JP2002084664A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Visteon Asia Pacific Inc | 電気自動車用誘導型充電接続器 |
JP2005209941A (ja) * | 2004-01-23 | 2005-08-04 | Riso Kagaku Corp | 非接触給電装置 |
-
2012
- 2012-11-21 WO PCT/JP2012/080206 patent/WO2013080860A1/ja active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6230310U (ja) * | 1985-08-08 | 1987-02-24 | ||
JPH06245326A (ja) * | 1993-02-19 | 1994-09-02 | Fujitsu Denso Ltd | 電気自動車の通信制御方式 |
JPH07106170A (ja) * | 1993-09-29 | 1995-04-21 | Tdk Corp | 非接触型充電器用トランス |
WO1998034319A1 (fr) * | 1997-02-03 | 1998-08-06 | Sony Corporation | Equipement et procede pour le transfert d'energie electrique |
JP2002084664A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Visteon Asia Pacific Inc | 電気自動車用誘導型充電接続器 |
JP2005209941A (ja) * | 2004-01-23 | 2005-08-04 | Riso Kagaku Corp | 非接触給電装置 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020205680A (ja) * | 2019-06-14 | 2020-12-24 | 本田技研工業株式会社 | 自律走行作業機、及び無線給電システム |
JP7260409B2 (ja) | 2019-06-14 | 2023-04-18 | 本田技研工業株式会社 | 自律走行作業機、及び無線給電システム |
JP7501508B2 (ja) | 2021-11-26 | 2024-06-18 | トヨタ自動車株式会社 | 道路鋲システム、道路鋲の制御方法および制御プログラム |
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