JP5682712B2 - 受電装置、送電装置および電力伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、受電装置、送電装置および電力伝送システムに関する。

近年、環境への配慮からバッテリなどの電力を用いて駆動輪を駆動させるハイブリッド車両や電気自動車などが着目されている。

特に近年は、上記のようなバッテリを搭載した電動車両において、プラグなどを用いずに非接触でバッテリを充電可能なワイヤレス充電が着目されている。たとえば、特開２００７−２５２０２７号公報に記載された無接点充電システムは、電池が内蔵された移動可能装置と、移動可能装置に設けられた受電部と、受電部に電力を供給する無接点送電装置とを備える。受電部は、受電コイルを含み、無接点送電装置は、送電コイルを含み、送電コイルから受電コイルに電磁誘導によって電力が送電されている。

さらに、電磁共鳴を利用したワイヤレス電力伝送システムとしては、たとえば、国際公開第２０１０／０４１３２１号パンフレットに記載された電力伝送システムが挙げられる。この電力伝送システムは、受電装置と、送電装置とを備え、送電装置は、シールドと、このシールド内に配置された送電コイルと、シールド内に配置された電磁誘導コイルと、シールド内に配置された整流器とを含む。受電装置は、シールドと、このシールド内に配置された受電コイルと、シールド内に配置された電磁誘導コイルとを備える。

特開２００７−２５２０２７号公報 国際公開第２０１０／０４１３２１号パンフレット

特開２００７−２５２０２７号公報に記載された送電装置は、送電コイルの周囲には、何ら機器が配置されておらず、送電コイルの周囲には、大きなデッドスペースが形成されている。同様に、受電装置においても、受電コイルの周囲にデッドスペースが形成されている。このため、特開２００７−２５２０２７号公報に記載された無接点充電システムは、受電装置および送電装置が大型化するという問題があった。

国際公開第２０１０／０４１３２１号パンフレットに記載された受電装置においては、シールド内に整流器が配置され、受電装置のコンパクト化が図られている。

しかし、整流器から引き出された配線がシールド内を引き回されると、当該配線内を流れる電流は、受電コイルの周囲に形成された電磁界から影響を受ける。その結果、整流器からの出力にノイズが生じることになる。なお、当該問題は、整流器に限られず、他の機器でも同様の問題が生じる。さらに、送電装置においても、シールド内に機器を配置すると、当該機器からの出力は、送電コイルの周囲に形成される電磁界の影響を受けることになる。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、送電装置のコンパクト化および受電装置のコンパクト化と、送電装置および受電装置において、出力にノイズが侵入することが抑制された送電装置、受電装置および電力送電システムを提供することである。

本発明に係る受電装置は、外部に設けられた送電部から非接触で電力を受け取る受電部と、受電部に設けられた第１コイルと、第１コイルの周囲に配置され、受電部の周囲に形成される電磁界が放射される領域を規定する第１シールド壁部と、第１シールド壁部内に収容される第１機器とを備える。

受電装置は、第１機器を収容すると共に、第１シールド壁部内に配置された第１シールドケースと、第１機器に接続され、第１シールドケース内から第１シールドケースの外部に延び出ると共に、第１シールド壁部の外部に引き出される第１配線とを備える。上記第１シールドケースの周面は、第１コイルよりも第１シールド壁部に近い第１対向部分を含み、上記第１シールド壁部のうち第１対向部分と対向する第１領域には、第１穴部が形成される。上記第１配線は、第１穴部から第１シールド壁部の外部に引き出される。

好ましくは、上記第１シールドケースは、第１対向部分と第１シールド壁部のうち第１領域が位置する部分とが接触するように配置され、第１配線は、第１シールドケースと第１シールド壁部とが接触する部分から第１シールドケースの外部に引き出される。

好ましくは、上記第１シールド壁部内から第１シールドケースと第１領域との配列方向に第１領域と第１配線とを見ると、第１配線のうち第１シールドケースと第１穴部との間に位置する部分は、第１領域内に位置する。

好ましくは、上記第１シールドケースは、第１穴部内に入り込む第１突出部を含む。上記第１配線は、第１突出部内をとおり第１シールド壁部の外部に引き出される。

好ましくは、上記第１穴部と第１コイルとの間の距離は、第１シールド壁部と第１コイルとの間の距離よりも大きい。

好ましくは、上記受電部は、第１コイルに接続された第１キャパシタを含む。上記第１穴部と第１キャパシタとの間の距離は、第１キャパシタと第１シールド壁部との間の距離よりも大きい。

好ましくは、受電装置は、第１コイルから電磁誘導によって電力を受け取る第１電磁誘導コイルをさらに備える。上記第１機器は、第１電磁誘導コイルに接続された整流器本体である。上記第１配線には整流器本体によって整流された電流が流れる。

好ましくは、上記第１シールド壁部は、車両のフロアパネル下に配置された天板部と、天板部から下方に垂れ下がる周壁部とを含む。上記第１穴部は、天板部に形成される。

好ましくは、上記送電部の固有周波数と受電部の固有周波数との差は、受電部の固有周波数の１０％以下である。

好ましくは、上記電部と送電部との結合度は、０．１以下である。好ましくは、上記受電部は、受電部と送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、受電部と送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて送電部から電力を受電する。

本発明に係る送電装置は、外部に設けられた受電部に非接触で電力を送電する送電部と、送電部の周囲に配置され、送電部の周囲に形成される電磁界が放射される領域を規定する第２シールド壁部と、第２シールド壁部内に収容される第２機器とを備える。送電装置は、上記第２機器を収容すると共に、第２シールド壁部内に配置された第２シールドケースと、第２機器に接続され、第２シールドケース内から第２シールドケースの外部に延び出ると共に、第２シールド壁部の外部に引き出される第２配線とを備える。上記第２シールドケースの周面は、第２コイルよりも第２シールド壁部に近い第２対向部分を含む。上記第２シールド壁部のうち第２対向部分と対向する第２領域には、第２穴部が形成される。上記第２配線は、第２穴部から第２シールド壁部の外部に引き出される。

好ましくは、上記第２シールドケースは、第２対向部分が第２シールド壁部のうち第２領域が位置する部分と接触するように配置され、第２配線は、第２シールドケースのうち第２領域と接触する部分から第２シールドケースの外部の外部に引き出される。

好ましくは、上記第２シールド壁部内から第２シールドケースと第２領域との配列方向に第２領域と第２配線とを見ると、第２配線のうち、第２シールドケースと第２穴部との間に位置する部分は、第２領域内に位置する。

好ましくは、上記第２シールドケースは、第２穴部内に入り込む第２突出部を含む。上記第２配線は、第２突出部内をとおり第２シールド壁部の外部に引き出される。

好ましくは、上記第２穴部と第２コイルとの間の距離は、第２シールド壁部と第２コイルとの間の距離よりも大きい。

好ましくは、上記送電部は、第２コイルに接続された第２キャパシタを含む。上記第２穴部と第２キャパシタとの間の距離は、第２キャパシタと第２シールド壁部との間よりも大きい。

好ましくは、上記送電装置は、第２コイルに電磁誘導によって電力を受け渡す第２電磁誘導コイルをさらに備える。上記第２機器は、第２電磁誘導コイルに接続されたインピーダンス調整器である。上記第２機器は、設備側共鳴部および第２電磁誘導コイルのインピーダンス若しくは共鳴周波数を調整するインピーダンス調整器本体である。

好ましくは、上記第２シールド壁部は、底壁部と、底壁部から立ち上がるように形成された周壁部とを含む。上記第２穴部は、底壁部に形成される。

好ましくは、上記送電部の固有周波数と受電部の固有周波数との差は、受電部の固有周波数の１０％以下である。好ましくは、上記受電部と送電部との結合度は、０．１以下である。

好ましくは、上記送電部は、送電部と受電部との間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、送電部と受電部との間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて受電部に電力を送電する。

本発明に係る電力伝送システムは、受電装置と、送電部を含む送電装置とを備えた、電力伝送システムである。上記受電装置は、送電部から非接触で電力を受け取る受電部と、受電部に設けられた第１コイルと、第１コイルの周囲に配置され、第１コイルの周囲に形成される電磁界が放射される領域を規定する第１シールド壁部と、第１シールド壁部内に収容される第１機器と、第１機器を収容すると共に、第１シールド壁部内に配置された第１シールドケースと、第１機器に接続され、第１シールドケース内から第１シールドケースの外部に延び出ると共に、第１シールド壁部の外部に引き出される第１配線とを有する。上記第１シールドケースの周面は、第１コイルよりも第１シールド壁部に近い第１対向部分を含む。上記第１シールド壁部のうち第１対向部分と対向する第１領域には、第１穴部が形成される。上記第１配線は、第１穴部から第１シールド壁部の外部に引き出される。

本発明に係る電力伝送システムは、他の局面では、送電装置と、受電部を含む受電装置とを備えた、電力伝送システムである。送電装置は、上記受電部に非接触で電力を送電する送電部と、送電部に設けられた第２コイルと、第２コイルの周囲に配置され、第２コイルの周囲に形成される電磁界が放射される領域を規定する第２シールド壁部と、第２シールド壁部内に収容される第２機器と、第２機器を収容すると共に、第２シールド壁部内に配置された第２シールドケースと、第２機器に接続され、第２シールドケース内から第２シールドケースの外部に延び出ると共に、第２シールド壁部の外部に引き出される第２配線とを有する。上記第２シールドケースの周面は、第２コイルよりも第２シールド壁部に近い第２対向部分を含む。上記第２シールド壁部のうち第２対向部分と対向する第２領域には、第２穴部が形成される。上記第２配線は、第２穴部から第２シールド壁部の外部に引き出される。

本発明に係る受電装置、送電装置および電力伝送システムによれば、受電装置または送電装置内に配置された機器に接続され、外部に引き出される配線に外乱が入り込むことを抑制することができる。

本実施の形態１に係る受電装置と、送電装置と、電力伝送システムとを模式的に示す模式図である。 電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す。 シミュレーション結果をしめすグラブでる。 固有周波数を固定した状態で、エアギャップを変化させたときの電力伝送効率と、共鳴コイルに供給される電流の周波数ｆとの関係を示すグラフである。 電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。 本実施の形態に係る受電装置の側断面図である。 受電装置の断面図である。 整流器および整流器が天板部に設置される設置領域とを示す分解斜視図である。 機器を模式的に示す回路図である。 筐体の内部から図８に示す矢印方向Ａから配線と設置領域Ｒ１とを見たときの平面図である。 配線がシールドケースの側面から引き出され、その後、筐体の壁面から筐体の外部に引き出されたときの配線内を流れる電流を示すグラフである。 本実施の形態に係る受電装置における配線内を流れる電流を示すグラフである。 受電装置の第１変形例を示す側断面図である。 受電装置の断面図である。 整流器をシールド壁部から離した状態を示す斜視図である。 本実施の形態に係る送電装置の側断面図である。 送電装置の断面図である。 インピーダンス調整器およびインピーダンス調整器が底面部に設置される設置領域とを示す分解斜視図である。 筐体の内部から図１８に示す矢印方向から配線と設置領域とを見たときの平面図である。 送電装置４１の第１変形例を示す側断面図である。 送電装置４１の分解斜視図である。 本実施の形態２に係る電力伝送システムの受電装置の断面図である。 図２２に示す整流器およびその周囲に位置する部材を示し、一部を分解した分解斜視図である。 配線、穴部および近接領域などを模式的に示す平面図である。 本実施の形態２に係る送電装置の断面図である。 インピーダンス調整器、配線および樹脂ケースなどを示す斜視図である。 シールド壁部内から図２６に示す矢印方向から配線、穴部および近接領域を見たときの平面図である。 本実施の形態３に係る受電装置を示す断面図である。 送電装置を示す断面図である。

以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態や変形例が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。図１から図２９を用いて、本発明の実施の形態に係る受電装置と送電装置と、この送電装置および受電装置を含む電力伝送システムについて説明する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係る受電装置と、送電装置と、電力伝送システムとを模式的に示す模式図である。本実施の形態１に係る電力伝送システムは、受電装置４０を含む電動車両１０と、送電装置４１を含む外部給電装置２０とを有する。電動車両１０の受電装置４０は、送電装置４１が設けられた駐車スペース４２の所定位置に停車して、主に、送電装置４１から電力を受電する。

駐車スペース４２には、電動車両１０を所定の位置に停車するように、輪止やラインが設けられている。

外部給電装置２０は、交流電源２１に接続された高周波電力ドライバ２２と、高周波電力ドライバ２２などの駆動を制御する制御部２６と、この高周波電力ドライバ２２に接続された送電装置４１とを含む。送電装置４１は、送電部２８と、電磁誘導コイル２３と、電磁誘導コイル２３に接続されたインピーダンス調整器２９とを含む。送電部２８は、共鳴コイル２４と、共鳴コイル２４に接続されたキャパシタ２５とを含む。インピーダンス調整器２９は、高周波電力ドライバ２２に電気的に接続されている。なお、この図１に示す例においては、キャパシタ２５が設けられているが、キャパシタ２５は必ずしも必須の構成ではない。なお、本実施の形態においては、共鳴コイル２４に電力を供給する部材として、電磁誘導コイル２３を採用しているが、電磁誘導コイル２３は必ずしも必須の構成ではない。

送電部２８は、共鳴コイル２４のインダクタンスＬと、共鳴コイル２４の浮遊容量およびキャパシタ２５のキャパシタンスとから形成された電気回路を含む。

電動車両１０は、受電装置４０と、受電装置４０に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ１４と、このＤＣ／ＤＣコンバータ１４に接続されたバッテリ１５と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ（Power Control Unit））１６と、このパワーコントロールユニット１６に接続されたモータユニット１７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４やパワーコントロールユニット１６などの駆動を制御する車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１８とを備える。なお、本実施の形態に係る電動車両１０は、図示しないエンジンを備えたハイブリッド車両であるが、モータにより駆動される車両であれば、電気自動車や燃料電池車両も含む。

受電装置４０は、受電部２７と、電磁誘導コイル１２と、整流器１３とを含む。受電部２７は、共鳴コイル１１とキャパシタ１９とを含む。共鳴コイル１１は浮遊容量を有する。このため、受電部２７は、共鳴コイル１１のインダクタンスと、共鳴コイル１１およびキャパシタ１９のキャパシタンスとによって形成された電気回路を有する。なお、キャパシタ１９は、必須の構成ではなく、省略することができる。

整流器１３は、電磁誘導コイル１２に接続されており、電磁誘導コイル１２から供給される交流電流を直流電流に変換して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に供給する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、整流器１３から供給された直流電流の電圧を調整して、バッテリ１５に供給する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は必須の構成ではなく省略してもよい。

パワーコントロールユニット１６は、バッテリ１５に接続されたコンバータと、このコンバータに接続されたインバータとを含み、コンバータは、バッテリ１５から供給される直流電流を調整（昇圧）して、インバータに供給する。インバータは、コンバータから供給される直流電流を交流電流に変換して、モータユニット１７に供給する。

モータユニット１７は、たとえば、三相交流モータなどが採用されており、パワーコントロールユニット１６のインバータから供給される交流電流によって駆動する。

なお、電動車両１０がハイブリッド車両の場合には、電動車両１０は、エンジン、動力分割機構とをさらに備え、モータユニット１７は、発電機として主に機能するモータジェネレータと、電動機として主に機能するモータジェネレータとを含む。

本実施の形態に係る電力伝送システムにおいては、送電部２８の固有周波数と、受電部２７の固有周波数との差は、受電部２７または送電部２８の固有周波数の１０％以下である。このような範囲に各送電部２８および受電部２７の固有周波数を設定することで、電力伝送効率を高めることができる。その一方で、固有周波数の差が受電部２７または送電部２８の固有周波数の１０％よりも大きくなると、電力伝送効率が１０％より小さくなり、バッテリ１５の充電時間が長くなるなどの弊害が生じる。

ここで、送電部２８の固有周波数とは、キャパシタ２５が設けられていない場合には、共鳴コイル２４のインダクタンスと、共鳴コイル２４のキャパシタンスとから形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。キャパシタ２５が設けられた場合には、送電部２８の固有周波数とは、共鳴コイル２４およびキャパシタ２５のキャパシタンスと、共鳴コイル２４のインダクタンスとによって形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。上記電気回路において、制動力および電気抵抗をゼロもしくは実質的にゼロとしたときの固有周波数は、送電部２８の共振周波数とも呼ばれる。

同様に、受電部２７の固有周波数とは、キャパシタ１９が設けられていない場合には、共鳴コイル１１のインダクタンスと、共鳴コイル１１のキャパシタンスとから形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。キャパシタ１９が設けられた場合には、受電部２７の固有周波数とは、共鳴コイル１１およびキャパシタ１９のキャパシタンスと、共鳴コイル１１のインダクタンスとによって形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。上記電気回路において、制動力および電気抵抗をゼロもしくは実質的にゼロとしたときの固有周波数は、受電部２７の共振周波数とも呼ばれる。

図２および図３を用いて、固有周波数の差と電力伝送効率との関係とを解析したシミュレーション結果について説明する。図２は、電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す。電力伝送システム３００は、送電装置２９０と、受電装置２９１とを備え、送電装置２９０は、電磁誘導コイル２９２と、送電部２９３とを含む。送電部２９３は、共鳴コイル２９４と、共鳴コイル２９４に設けられたキャパシタ２９５とを含む。

受電装置２９１は、受電部２９６と、電磁誘導コイル２９７とを備える。受電部２９６は、共鳴コイル２９９とこの共鳴コイル２９９に接続されたキャパシタ２９８とを含む。

共鳴コイル２９４のインダクタンスをインダクタンスＬｔとし、キャパシタ２９５のキャパシタンスをキャパシタンスＣ１とする。共鳴コイル２９９のインダクタンスをインダクタンスＬｒとし、キャパシタ２９８のキャパシタンスをキャパシタンスＣ２とする。このように各パラメータを設定すると、送電部２９３の固有周波数ｆ１は、下記の式（１）によって示され、受電部２９６の固有周波数ｆ２は、下記の式（２）によって示される。

ｆ１＝１／{２π（Ｌｔ×Ｃ１）^1/2}・・・（１）
ｆ２＝１／{２π（Ｌｒ×Ｃ２）^1/2}・・・（２）
ここで、インダクタンスＬｒおよびキャパシタンスＣ１，Ｃ２を固定して、インダクタンスＬｔのみを変化させた場合において、送電部２９３および受電部２９６の固有周波数のズレと、電力伝送効率との関係を図３に示す。なお、このシミュレーションにおいては、共鳴コイル２９４および共鳴コイル２９９の相対的な位置関係は固定した状態であって、さらに、送電部２９３に供給される電流の周波数は一定である。

図３に示すグラフのうち、横軸は、固有周波数のズレ（％）を示し、縦軸は、一定周波数での伝送効率（％）を示す。固有周波数のズレ（％）は、下記式（３）によって示される。

（固有周波数のズレ）＝{（ｆ１−ｆ２）／ｆ２}×１００（％）・・・（３）
図３からも明らかなように、固有周波数のズレ（％）が±０％の場合には、電力伝送効率は、１００％近くとなる。固有周波数のズレ（％）が±５％の場合には、電力伝送効率は、４０％となる。固有周波数のズレ（％）が±１０％の場合には、電力伝送効率は、１０％となる。固有周波数のズレ（％）が±１５％の場合には、電力伝送効率は、５％となる。すなわち、固有周波数のズレ（％）の絶対値（固有周波数の差）が、受電部２９６の固有周波数の１０％以下の範囲となるように各送電部および受電部の固有周波数を設定することで電力伝送効率を高めることができることがわかる。さらに、固有周波数のズレ（％）の絶対値が受電部２９６の固有周波数の５％以下となるように、各送電部および受電部の固有周波数を設定することで電力伝送効率をより高めることができることがわかる。なお、シミュレーションソフトしては、電磁界解析ソフトウェア（JMAG（登録商標）：株式会社ＪＳＯＬ製）を採用している。

次に、本実施の形態に係る電力伝送システムの動作について説明する。
図１において、電磁誘導コイル２３には、高周波電力ドライバ２２から交流電力が供給される。電磁誘導コイル２３に所定の交流電流が流れると、電磁誘導によって共鳴コイル２４にも交流電流が流れる。この際、共鳴コイル２４を流れる交流電流の周波数が特定の周波数となるように、電磁誘導コイル２３に電力が供給されている。

共鳴コイル２４に特定の周波数の電流が流れると、共鳴コイル２４の周囲には特定の周波数で振動する電磁界が形成される。

共鳴コイル１１は、共鳴コイル２４から所定範囲内に配置されており、共鳴コイル１１は共鳴コイル２４の周囲に形成された電磁界から電力を受け取る。

本実施の形態においては、共鳴コイル１１および共鳴コイル２４は、所謂、ヘリカルコイルが採用されている。このため、共鳴コイル２４の周囲には、特定の周波数で振動する磁界が主に形成され、共鳴コイル１１は当該磁界から電力を受け取る。

ここで、共鳴コイル２４の周囲に形成される特定の周波数の磁界について説明する。「特定の周波数の磁界」は、典型的には、電力伝送効率と共鳴コイル２４に供給される電流の周波数と関連性を有する。そこで、まず、電力伝送効率と、共鳴コイル２４に供給される電流の周波数との関係について説明する。共鳴コイル２４から共鳴コイル１１に電力を伝送するときの電力伝送効率は、共鳴コイル２４および共鳴コイル１１の間の距離などの様々な要因よって変化する。たとえば、送電部２８および受電部２７の固有周波数（共振周波数）を固有周波数ｆ０とし、共鳴コイル２４に供給される電流の周波数を周波数ｆ３とし、共鳴コイル１１および共鳴コイル２４の間のエアギャップをエアギャップＡＧとする。

図４は、固有周波数ｆ０を固定した状態で、エアギャップＡＧを変化させたときの電力伝送効率と、共鳴コイル２４に供給される電流の周波数ｆ３との関係を示すグラフである。

図４に示すグラフにおいて、横軸は、共鳴コイル２４に供給する電流の周波数ｆ３を示し、縦軸は、電力伝送効率（％）を示す。効率曲線Ｌ１は、エアギャップＡＧが小さいときの電力伝送効率と、共鳴コイル２４に供給する電流の周波数ｆ３との関係を模式的に示す。この効率曲線Ｌ１に示すように、エアギャップＡＧが小さい場合には、電力伝送効率のピークは周波数ｆ４，ｆ５（ｆ４＜ｆ５）において生じる。エアギャップＡＧを大きくすると、電力伝送効率が高くなるときの２つのピークは、互いに近づくように変化する。そして、効率曲線Ｌ２に示すように、エアギャップＡＧを所定距離よりも大きくすると、電力伝送効率のピークは１つとなり、共鳴コイル２４に供給する電流の周波数が周波数ｆ６のときに電力伝送効率がピークとなる。エアギャップＡＧを効率曲線Ｌ２の状態よりもさらに大きくすると、効率曲線Ｌ３に示すように電力伝送効率のピークが小さくなる。

たとえば、電力伝送効率の向上を図るため手法として次のような第１の手法が考えられる。第１の手法としては、エアギャップＡＧにあわせて、図１に示す共鳴コイル２４に供給する電流の周波数を一定として、キャパシタ２５やキャパシタ１９のキャパシタンスを変化させることで、送電部２８と受電部２７との間での電力伝送効率の特性を変化させる手法が考えられる。具体的には、共鳴コイル２４に供給される電流の周波数を一定とした状態で、電力伝送効率がピークとなるように、キャパシタ２５およびキャパシタ１９のキャパシタンスを調整する。この手法では、エアギャップＡＧの大きさに関係なく、共鳴コイル２４および共鳴コイル１１に流れる電流の周波数は一定である。なお、電力伝送効率の特性を変化させる手法としては、送電装置４１と高周波電力ドライバ２２との間に設けられた整合器を利用する手法や、コンバータ１４を利用する手法などを採用することもできる。

また、第２の手法としては、エアギャップＡＧの大きさに基づいて、共鳴コイル２４に供給する電流の周波数を調整する手法である。たとえば、図４において、電力伝送特性が効率曲線Ｌ１となる場合には、共鳴コイル２４には周波数が周波数ｆ４または周波数ｆ５の電流を共鳴コイル２４を供給する。そして、周波数特性が効率曲線Ｌ２，Ｌ３となる場合には、周波数が周波数ｆ６の電流を共鳴コイル２４に供給する。この場合では、エアギャップＡＧの大きさに合わせて共鳴コイル２４および共鳴コイル１１に流れる電流の周波数を変化させることになる。

第１の手法では、共鳴コイル２４を流れる電流の周波数は、固定された一定の周波数となり、第２の手法では、共鳴コイル２４を流れる周波数は、エアギャップＡＧによって適宜変化する周波数となる。第１の手法や第２の手法などによって、電力伝送効率が高くなるように設定された特定の周波数の電流が共鳴コイル２４に供給される。共鳴コイル２４に特定の周波数の電流が流れることで、共鳴コイル２４の周囲には、特定の周波数で振動する磁界（電磁界）が形成される。受電部２７は、受電部２７と送電部２８の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界を通じて送電部２８から電力を受電している。したがって、「特定の周波数で振動する磁界」とは、必ずしも固定された周波数の磁界とは限らない。なお、上記の例では、エアギャップＡＧに着目して、共鳴コイル２４に供給する電流の周波数を設定するようにしているが、電力伝送効率は、共鳴コイル２４および共鳴コイル１１の水平方向のずれ等のように他の要因によっても変化するものであり、当該他の要因に基づいて、共鳴コイル２４に供給する電流の周波数を調整する場合がある。

なお、本実施の形態では、共鳴コイルとしてヘリカルコイルを採用した例について説明したが、共鳴コイルとして、メアンダラインなどのアンテナなどを採用した場合には、共鳴コイル２４に特定の周波数の電流が流れることで、特定の周波数の電界が共鳴コイル２４の周囲に形成される。そして、この電界をとおして、送電部２８と受電部２７との間で電力伝送が行われる。

本実施の形態に係る電力伝送システムにおいては、電磁界の「静電界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用することで、送電および受電効率の向上が図られている。図５は、電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図５を参照して、電磁界は３つの成分から成る。曲線ｋ１は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電界」と称される。曲線ｋ２は、波源からの距離の２乗に反比例した成分であり、「誘導電界」と称される。また、曲線ｋ３は、波源からの距離の３乗に反比例した成分であり、「静電界」と称される。なお、電磁界の波長を「λ」とすると、「輻射電界」と「誘導電界」と「静電界」との強さが略等しくなる距離は、λ／2πとあらわすことができる。

「静電界」は、波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域であり、本実施の形態に係る電力伝送システムでは、この「静電界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギー（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、「静電界」が支配的な近接場において、近接する固有周波数を有する送電部２８および受電部２７（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、送電部２８から他方の受電部２７へエネルギー（電力）を伝送する。この「静電界」は遠方にエネルギーを伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電界」によってエネルギー（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。

このように、本実施の形態に係る電力伝送システムにおいては、送電部２８と受電部２７とを電磁界によって共振させることで送電装置４１から受電装置に電力を送電している。そして、送電部２８と受電部２７との間の結合係数（κ）は、０．１以下である。なお、一般的に電磁誘導を利用した電力伝送では、送電部と受電部と間の結合係数（κ）は１．０に近いものとなっている。

本実施の形態の電力伝送における送電部２８と受電部２７との結合を、たとえば、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「電磁界（電磁場）共振結合」または「電界（電場）共振結合」という。

「電磁界（電磁場）共振結合」は、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「電界（電場）共振結合」のいずれも含む結合を意味する。

本明細書中で説明した送電部２８の共鳴コイル２４と受電部２７の共鳴コイル１１とは、コイル形状のアンテナが採用されているため、送電部２８と受電部２７とは主に、磁界によって結合しており、送電部２８と受電部２７とは、「磁気共鳴結合」または「磁界（磁場）共鳴結合」している。

なお、共鳴コイル２４，１１として、たとえば、メアンダラインなどのアンテナを採用することも可能であり、この場合には、送電部２８と受電部２７とは主に、電界によって結合している。このときには、送電部２８と受電部２７とは、「電界（電場）共振結合」している。

図６は、本実施の形態に係る受電装置４０の側断面図であり、図７は、受電装置４０の断面図である。

図６および図７に示すように、受電装置４０は、受電部２７と、電磁誘導コイル１２と、コイル支持部材５３と、筐体５０とを含む。筐体５０は、受電部２７と、電磁誘導コイル１２と、コイル支持部材５３とを内部に収容する。

筐体５０は、中空円柱状に形成された樹脂ケース５１と、この樹脂ケース５１の内周面に設けられたシールド壁部５２とを含む。筐体５０は、車両のフロアパネル５５の下面に配置されている。

シールド壁部５２は、フロアパネル５５の下面側に配置された天板部５６と、この天板部５６の周縁部から下方に垂れ下がるように形成された周壁部５７とを含む。シールド壁部５２は、下方が開放されるように形成されている。

シールド壁部５２は、銅などの金属材料によって形成されており、電力伝送時に共鳴コイル１１の周囲に形成される電磁界の放射領域を規制する。

たとえば、シールド壁部５２の天板部５６は、電力電装時に共鳴コイル１１から放射される電磁波が車両内部に入り込むことを抑制し、シールド壁部５２の周壁部５７は、車両と地面の隙間から車両の周囲に電磁波が漏れることを抑制する。そして、シールド壁部５２の下面には、開口部が形成されているため、共鳴コイル１１の周囲に形成される電磁波は主に、シールド壁部５２の開口部から下方に向けて放射される。

コイル支持部材５３は、筒状に形成されており、コイル支持部材５３は、樹脂材料から形成されている。受電部２７の共鳴コイル１１と、電磁誘導コイル１２とは、コイル支持部材５３の外周面に装着されている。なお、コイル支持部材５３としては、筒状のボビンのような部材に限られず、たとえば、柱状の支持部を環状に配列して、コイル支持部材５３を形成するようにしてもよい。この場合においても、共鳴コイル１１および電磁誘導コイル１２は、環状の配列する柱状の支持部の外周に装着される。

キャパシタ１９は、コイル支持部材５３の内側に配置されており、キャパシタ１９は共鳴コイル１１の両端部に接続されている。

整流器１３はコイル支持部材５３の内側に配置されており、整流器１３は、電磁誘導コイル１２の両端部に接続されている。

整流器１３には、配線５４が接続されており、この配線５４は車両に搭載されたコンバータ１４に接続されている。

整流器１３は、シールド壁部５２の天板部５６に配置されており、配線５４は、天板部５６に形成された穴部を通して、車両内部に引き出されている。配線５４内には、整流器１３によって整流された電流が流れる。

図８は、整流器１３が天板部５６に設置される設置領域Ｒ１を示す分解斜視図である。なお、この図８においては、配線５４は破線で示されている。

整流器１３は、整流器本体５８と、この整流器本体５８を収容するシールドケース５９とを含む。シールドケース５９は、天板部６０と、この天板部６０の外周縁部から下方に垂れ下がる周壁部６１と、周壁部６１の下端部に設けられた底面部６２とを含む。天板部６０は、図６などに示す共鳴コイル１１よりも、天板部５６に近接している。

天板部６０には、整流器本体５８に接続された配線５４がシールドケース５９の外部に引き出される穴部６５が形成されている。シールドケース５９は、銅などの金属材料から形成されており、シールドケース５９内に電磁波が入り込むことを抑制する。

図９は、整流器本体５８を模式的に示す回路図である。この図９に示すように、整流器本体５８は、複数の素子と、キャパシタとを含む電気回路を含む。図８において、シールドケース５９は、図９に示すような整流器本体５８を内部に収容することで、整流器本体５８の素子が外部からの電磁波によって誤作動することを抑制している。

ここで、図８において、シールド壁部５２の天板部５６は、シールドケース５９の天板部６０が設置される設置領域Ｒ１を含む。なお、本実施の形態１においては、シールドケース５９の天板部６０が、天板部５６のうち設置領域Ｒ１が位置する部分と接触するように、シールドケース５９が配置されている。

天板部５６のうち、設置領域Ｒ１が位置する部分には配線５４が挿入される穴部６３が形成され、樹脂ケース５１の天板部にも、穴部６３に連通する穴部６４が形成されている。そして、シールドケース５９から引き出された配線５４が、穴部６３および穴部６５を通って、筐体５０の外部に引き出されている。なお、フロアパネル５５にも、穴部６６が形成されており、配線５４は、穴部６６を通って、車両内に引き出されている。

図１０は、筐体５０の内部から図８に示す矢印方向Ａから配線５４と設置領域Ｒ１とを見たときの平面図である。矢印方向Ａは、シールドケース５９の天板部６０と設置領域Ｒ１との配列方向である。この図１０に示すように、配線５４のうち、シールドケース５９および穴部６３の間に位置する部分は、設置領域Ｒ１内に位置している。設置領域Ｒ１は、シールド壁部５２の天板部５６とシールドケース５９の天板部６０とが接触する領域であり、共鳴コイル１１からの電磁波は、設置領域Ｒ１と天板部６０との間に入り込み難い。

このため、配線５４に外乱が入り込み難くなっている。なお、配線５４のうち、シールドケース５９内に位置する部分は、シールドケース５９によって保護されており、配線５４のうち、筐体５０の外側に位置する部分は、シールド壁部５２によって保護されている。

さらに、穴部６３と、穴部６４と、穴部６５と、穴部６６とは、いずれも、矢印方向Ａに配列しており、穴部６３と穴部６４と穴部６５と穴部６６とは互いに連通するように配置されている。このため、配線５４は、シールドケース５９の外側であって、筐体５０の内部に位置する空間を通ることなく筐体５０の外部に引き出されており、共鳴コイル１１からの電磁波が配線５４に入り込むことが抑制されている。

また、各穴部６３，６４，６５，６６が一方向に配列し、互いに連通しているので、配線５４が屈曲することが抑制される。

図１１は、配線５４がシールドケース５９の側面から引き出され、その後、筐体５０の壁面から筐体５０の外部に引き出されたときの配線５４内を流れる電流を示すグラフである。図１２は、本実施の形態に係る受電装置４０における配線５４内を流れる電流を示すグラフである。

図１１および図１２において、横軸は、時間を示し、縦軸は配線５４内を流れる電流量を示す。この図１１および図１２からも明らかなように、配線５４がシールドケース５９の外部であって、筐体５０の内部に位置する空間内をとおる場合には、配線５４内を流れる電流量が一定とならず、電流量が変動することがわかる。その一方で、本実施の形態に係る受電装置４０によれば配線５４内を流れる電流量は、一定とすることができる。

図７において、穴部６３，６４，６５と、共鳴コイル１１との間の距離Ｌ１は、共鳴コイル１１とシールド壁部５２との間の距離Ｌ２よりも大きい。

共鳴コイル１１とシールド壁部５２とが近接すると、シールド壁部５２に生じる電流量が増大して伝送効率が低下するため、共鳴コイル１１とシールド壁部５２とは互いに所定以上の距離離れている。

その一方で、距離Ｌ１を距離Ｌ２よりも大きくすることで、共鳴コイル１１からの電磁波が穴部６３、６４，６５を通る配線５４内に入り込むことを抑制することができる。

本実施の形態に係る受電装置４０においては、共鳴コイル１１は、中心線Ｏ１を中心にコイル線を巻回することで形成されており、共鳴コイル１１の巻き数は略２巻き程度とされている。

そして、図７中の「ＡＭ１」は、共鳴コイル１１のうち、コイル線の延在方向の中央部に位置する部分を示す。電力伝送時において、共鳴コイル１１に電流が流れた際に、中心点ＡＭ１に最も多い電流が流れる。このため、電力伝送時に中心点ＡＭ１を中心として広い範囲に高強度の電磁界が形成される。

穴部６３，６４，６５は、中心線Ｏ１に対して中心点ＡＭ１と反対側に配置されている。そして、穴部６３，６４，６５と、中心点ＡＭ１との距離Ｌ３は、距離Ｌ１および距離Ｌ２よりも大きい。このため、中心点ＡＭ１の周囲に強電磁界が形成されたとしても、配線５４内に電磁波が入り込むことを抑制することができる。

穴部６３，６４，６５とキャパシタ１９との間の距離Ｌ５は、キャパシタ１９とシールド壁部５２との距離Ｌ４よりも大きい。電力伝送時には、キャパシタ１９の周囲には強度の高い磁界が形成される一方で、穴部６３，６４，６５をキャパシタ１９から離すことで、配線５４に外乱が入り込むことを抑制することができる。

なお、本実施の形態において、シールド壁部５２の外周に配置された樹脂ケース５１を備えた筐体５０について説明したが、樹脂ケース５１は必須の構成ではなく、樹脂ケース５１を省略してもよい。

図１３から図１５を用いて、本実施の形態に係る受電装置４０の第１変形例について説明する。なお、図１３から図１５に示す構成のうち、上記図１から図１２に示す構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

図１３は、受電装置４０の第１変形例を示す側断面図であり、図１４は、受電装置４０の断面図である。

この図１３および図１４に示すように、整流器１３は、コイル支持部材５３の外側に配置されており、整流器１３は、シールド壁部５２の周壁部５７の内周面に配置されている。配線５４は、整流器１３から周壁部５７に形成された穴部を通って、筐体５０の外部に引き出されている。

図１５は、整流器１３をシールド壁部５２から離した状態を示す斜視図である。この図１５に示すように、シールドケース５９の周壁部６１は、周壁部５７に配置されており、周壁部６１には配線５４が引き出される穴部６７が形成されている。

周壁部５７は、周壁部６１が配置される設置領域Ｒ２を含む。周壁部５７のうち、設置領域Ｒ２が位置する部分には、穴部６８が形成されている。穴部６７と穴部６８とは互いに連通するように配置されており、樹脂ケース５１には穴部６８と連通する穴部６９が形成されている。そして、配線５４は穴部６７、６８，６９をとおり、筐体５０の外部に引き出されている。

なお、この図１３から図１５に示す例においても、筐体５０の内部から図１５に示す矢印方向Ａ（周壁部６１と設置領域Ｒ２との配列方向）から設置領域Ｒ２と配線５４とを見ると、配線５４は設置領域Ｒ２内に位置している。このように、この図１３から図１５に示す例においても、配線５４に電磁波が入り込むことを抑制することができる。

なお、筐体５０内に収容された機器として、整流器１３を配置した例について説明したが、整流器１３に加えてコンバータ１４やリレーを配置するようにしてもよい。さらには、共鳴コイル１１の電流量、電圧などをセンシングするセンサなどを配置してもよい。これらの機器においても、筐体５０の外部に引き出される配線が接続されており、本発明を適用することができる。

次に、図１６から図２１などを用いて、本実施の形態に係る送電装置４１について説明する。図１６は、本実施の形態に係る送電装置４１の側断面図であり、図１７は、送電装置４１の断面図である。

図１６および図１７に示すように、送電装置４１は、送電部２８と、電磁誘導コイル２３と、コイル支持部材１５３と、筐体１５０とを含む。筐体１５０は、送電部２８と、コイル支持部材１５３と、電磁誘導コイル２３とを内部に収容する。筐体１５０は、中空円柱状に形成された樹脂ケース１５１と、この樹脂ケース１５１の内周面に設けられたシールド壁部１５２とを含む。筐体１５０は、一部が駐車スペース４２の地面に埋設されている。

シールド壁部１５２は、底面部１５６と、この底面部１５６の周縁部から上方に延びるように形成された周壁部１５７とを含む。シールド壁部１５２は、上方が開放されるように形成されている。

シールド壁部１５２は、銅などの金属材料によって形成されており、電力伝送時に共鳴コイル２４の周囲に形成される電磁界の放射領域を規制する。

シールド壁部１５２の上面には、開口部が形成されているため、共鳴コイル２４の周囲に形成される電磁波は主に、シールド壁部１５２の開口部から上方に向けて放射される。

コイル支持部材１５３は、筒状に形成されており、コイル支持部材１５３は、樹脂材料から形成されている。送電部２８の共鳴コイル２４と、電磁誘導コイル２３とは、コイル支持部材１５３の外周面に装着されている。なお、コイル支持部材１５３を複数の柱状の支持部を環状に配列して形成してもよい。

キャパシタ２５は、コイル支持部材１５３の内側に配置されており、キャパシタ２５は共鳴コイル２４の両端部に接続されている。

インピーダンス調整器２９はコイル支持部材１５３の内側に配置されており、インピーダンス調整器２９は、電磁誘導コイル２３の両端部に接続されている。

インピーダンス調整器２９には、配線１５４が接続されており、この配線１５４は高周波電力ドライバ２２に接続されている。

インピーダンス調整器２９は、シールド壁部１５２の底面部１５６に配置されており、配線１５４は、底面部１５６に形成された穴部を通して、車両内部に引き出されている。

図１８は、インピーダンス調整器２９が底面部１５６に設置される設置領域Ｒ３を示す分解斜視図である。なお、この図１８においては、配線１５４は破線で示されている。

インピーダンス調整器２９は、インピーダンス調整器本体１５８と、このインピーダンス調整器本体１５８を収容するシールドケース１５９とを含む。シールドケース１５９は、底面部１６０と、この底面部１６０の外周縁部から上方に立ち上がるように形成された周壁部１６１と、周壁部１６１の上端部に設けられた天板部１６２とを含む。底面部１６０は、共鳴コイル２４よりもシールド壁部１５２に近接している。

底面部１６０には、インピーダンス調整器本体１５８に接続された配線１５４がシールドケース１５９の外部に引き出される穴部１６５が形成されている。シールドケース１５９は、銅などの金属材料から形成されており、シールドケース１５９内に電磁波が入り込むことを抑制する。

シールドケース１５９は、インピーダンス調整器本体１５８を内部に収容することで、インピーダンス調整器本体１５８の素子が外部からの電磁波によって誤作動することを抑制している。シールド壁部１５２の底面部１５６は、シールドケース１５９の底面部１６０が設置される設置領域Ｒ３を含む。なお、本実施の形態１においては、シールドケース１５９の底面部１６０が底面部１５６のうち設置領域Ｒ３が位置する部分と接触するように配置されている。

底面部１５６のうち、設置領域Ｒ３が位置する部分には配線１５４が挿入される穴部１６３が形成され、樹脂ケース１５１にも、穴部１６３に連通する穴部１６４が形成されている。そして、シールドケース１５９から引き出された配線１５４が、穴部１６３および穴部１６５を通って、筐体１５０の外部に引き出されている。

図１９は、筐体１５０の内部から図１８に示す矢印方向Ｂから配線１５４と設置領域Ｒ３とを見たときの平面図である。矢印方向Ｂは、シールドケース１５９（底面部１６０）と設置領域Ｒ３との配列方向である。この図１９に示すように、配線１５４は、設置領域Ｒ３内に位置している。設置領域Ｒ３は、シールド壁部１５２の底面部１５６とシールドケース１５９の底面部１６０とが接触する領域であり、共鳴コイル２４からの電磁波は、設置領域Ｒ３と底面部１６０との間に入り込み難い。

このため、配線１５４に外乱が入り込み難くなっている。なお、配線１５４のうち、シールドケース１５９内に位置する部分は、シールドケース１５９によって保護されており、配線１５４のうち、筐体１５０の外側に位置する部分は、シールド壁部１５２によって保護されている。

さらに、穴部１６３と、穴部１６４と、穴部１６５とは、いずれも、矢印方向Ｂに配列しており、穴部１６３と穴部１６４と穴部１６５とは互いに連通するように配置されている。このため、配線１５４は、シールドケース１５９の外側であって、筐体１５０の内部に位置する空間を通ることなく筐体１５０の外部に引き出されており、共鳴コイル２４からの電磁波が配線１５４に入り込むことが抑制されている。

また、各穴部１６３，１６４，１６５が一方向に配列し、互いに連通しているので、配線１５４が屈曲することが抑制される。図１７において、穴部１６３，１６４，１６５と、共鳴コイル２４との間の距離Ｌ１１は、共鳴コイル２４とシールド壁部１５２との間の距離Ｌ１２よりも大きい。

共鳴コイル２４とシールド壁部１５２とが近接すると、シールド壁部１５２に生じる電流量が増大して伝送効率が低下するため、共鳴コイル２４とシールド壁部１５２とは互いに所定以上の距離離れている。

その一方で、距離Ｌ１１を距離Ｌ１２よりも大きくすることで、共鳴コイル２４からの電磁波が穴部１６３、１６４，１６５を通る配線１５４内に入り込むことを抑制することができる。

本実施の形態に係る送電装置４１においては、共鳴コイル２４は、中心線Ｏ２を中心にコイル線を巻回することで形成されており、共鳴コイル２４の巻き数は略２巻き程度とされている。

そして、図１７中の「ＡＭ２」は、共鳴コイル２４のうち、コイル線の延在方向の中央部に位置する部分を示す。電力伝送時において、共鳴コイル２４に電流が流れた際に、中心点ＡＭ２に最も多い電流が流れる。このため、電力伝送時に中心点ＡＭ２を中心として広い範囲に高強度の電磁界が形成される。

穴部１６３，１６４，１６５は、中心線Ｏ２に対して中心点ＡＭ２と反対側に配置されている。そして、穴部１６３，１６４，１６５と、中心点ＡＭ２との距離Ｌ１３は、距離Ｌ１１および距離Ｌ１２よりも大きい。このため、中心点ＡＭ２の周囲に強電磁界が形成されたとしても、配線１５４内に電磁波が入り込むことを抑制することができる。

穴部１６３，１６４，１６５とキャパシタ２５との間の距離Ｌ１５は、キャパシタ２５とシールド壁部１５２との距離Ｌ１４よりも大きい。電力伝送時には、キャパシタ２５の周囲には強度の高い磁界が形成される一方で、穴部１６３，１６４，１６５をキャパシタ２５から離すことで、配線１５４に外乱が入り込むことを抑制することができる。

なお、本実施の形態において、シールド壁部１５２の外周に配置された樹脂ケース１５１を備えた筐体１５０について説明したが、樹脂ケース１５１は必須の構成ではなく、樹脂ケース１５１を省略してもよい。

図２０および図２１を用いて、本実施の形態に係る送電装置４１の第１変形例について説明する。図２０は、送電装置４１の第１変形例を示す側断面図であり、図２１は、送電装置４１の分解斜視図である。

この図２０および図２１に示すように、インピーダンス調整器２９は、コイル支持部材１５３の外側に配置されており、インピーダンス調整器２９は、シールド壁部１５２の周壁部１５７の内周面に配置されている。配線１５４は、インピーダンス調整器２９から周壁部１５７に形成された穴部を通って、筐体１５０の外部に引き出されている。

なお、この図２０から図２１に示す例においても、筐体１５０の内部から図２１に示す矢印方向Ｂ（設置領域Ｒ４と周壁部１６１との配列方向）から設置領域Ｒ４と配線１５４とを見ると、配線１５４は設置領域Ｒ４内に位置している。このように、この図２０、図２１に示す例においても、配線１５４に電磁波が入り込むことを抑制することができる。なお、筐体１５０内に収容された機器として、インピーダンス調整器２９について説明したが、インピーダンス調整器２９に限られず、共鳴コイル２４の電流量などセンシングするセンサであっても本発明を適用することができる。

（実施の形態２）
図２２から図２７を用いて、本実施の形態２に係る電力伝送システムについて説明する。なお、図２２から図２７に示す構成のうち、上記図１から図２１に示す構成と同一または相当する構成については、同一に符号を付してその説明を省略する場合がある。

図２２は、本実施の形態２に係る電力伝送システムの受電装置４０の断面図である。この図２２に示す例においては、整流器１３は、天板部５６よりも下方に配置されており、整流器１３は、天板部５６から間隔をあけて配置されている。

図２３は、図２２に示す整流器１３およびその周囲に位置する部材を示し、一部を分解した分解斜視図である。この図２３に示すように、シールドケース５９は、シールド壁部５２の内表面から間隔をあけて配置されている。なお、シールドケース５９は、図示されない固定部材によってシールド壁部５２の天板部５６に固定されている。

シールドケース５９の天板部６０は、共鳴コイル１１よりもシールド壁部５２の内表面に近接している。シールド壁部５２の内表面とシールドケース５９の外周面との間の距離は、シールド壁部５２の天板部５６とシールドケース５９の天板部６０との間で最も小さくなる。

そして、シールド壁部５２の天板部５６のうち、シールドケース５９の天板部６０と対向する部分を近接領域Ｒ５とする。

天板部６０には、穴部６５が形成されており、上記近接領域Ｒ５にも穴部６３が形成されている。なお、樹脂ケース５１にも、穴部６３と連通する穴部６４が形成されており、フロアパネル５５にも、穴部６４に連通する穴部６６が形成されている。

配線５４は、穴部６５からシールドケース５９の外部に引き出され、その後、穴部６３を通って、シールド壁部５２の外部に引き出されている。そして、配線５４は、穴部６４および穴部６６をとおり、電動車両１０内に引き入れられている。

このように配線５４を引き回すことで、配線５４のうち、シールドケース５９とシールド壁部５２との間に位置する部分を短くすることができる。

このように、配線５４のうち、シールドケース５９の外部であって、シールド壁部５２内に位置する部分を短することで、配線５４が共鳴コイル１１の周囲に形成される電磁界から受ける影響を小さく抑えることができる。

特に、穴部６３および穴部６５は、シールドケース５９に対して共鳴コイル１１と反対側に位置している。このため、シールドケース５９は、共鳴コイル１１の周囲に形成される電磁界がシールドケース５９から露出する配線５４に達することを抑制し、配線５４からの出力が乱れることを抑制することができる。

図２４は、配線５４、穴部６３〜６６および近接領域Ｒ５などを模式的に示す平面図である。具体的には、図２４は、図２３に示す矢印方向Ａから配線５４、穴部６３〜６６および近接領域Ｒ５を見たときの平面図である。なお、矢印方向Ａとは、シールドケース５９の天板部６０と、シールド壁部５２の近接領域Ｒ５との配列方向である。

ここで、この図２４に示すように、矢印方向Ａから配線５４および近接領域Ｒ５を見ると、配線５４のうち、天板部６０と穴部６３との間に位置する部分は、近接領域Ｒ５内に位置していることがわかる。

このため、共鳴コイル１１の周囲に形成される電磁界によって、配線５４の出力に外乱が加わることを抑制することができる。

図２５は、本実施の形態２に係る送電装置４１の断面図であり、図２６は、インピーダンス調整器２９、配線１５４および樹脂ケース１５１などを示す斜視図である。この図２６に示すように、インピーダンス調整器２９は、シールド壁部１５２から離れた状態で固定されている。なお、インピーダンス調整器２９は、図示されない部材によって、シールド壁部１５２に固定されている。

シールドケース１５９の底面部１６０は、共鳴コイル２４よりも、シールド壁部１５２の内表面に近接しており、シールド壁部１５２と、シールドケース１５９の外周面との間の距離は、シールド壁部１５２の底面部１５６と、シールドケース１５９の底面部１６０との間で最も短くなる。そして、シールド壁部１５２の底面部１５６のうち、シールドケース１５９の底面部１６０と対向する部分を近接領域Ｒ６とする。

底面部１６０には、穴部１６５が形成されており、上記近接領域Ｒ６にも穴部１６３が形成されている。なお、樹脂ケース１５１にも、穴部１６３と連通する穴部１６４が形成されている。

配線１５４は、穴部１６５からシールドケース１５９の外部に引き出され、その後、穴部１６３および穴部１６４をとおり外部に引き出されている。

このように、配線１５４を引き回すことで、配線１５４のうち、シールドケース１５９とシールド壁部１５２との間に位置する部分を短くすることができる。このように、配線１５４のうち、シールドケース１５９の外部であって、シールド壁部１５２内に位置する部分を短くすることで、配線１５４で共鳴コイル２４の周囲に形成される電磁界からの影響を小さく抑えることができる。

特に、穴部１６３および穴部１６５は、シールドケース１５９に対して共鳴コイル２４と反対側に配置されている。これにより、シールドケース１５９が共鳴コイル２４の周囲に形成される電磁界がシールドケース１５９から露出する配線１５４に達することを抑制し、配線１５４の出力が乱れることを抑制することができる。

図２７は、配線１５４、穴部１６３〜１６５および近接領域Ｒ６などを模式的に示す平面図である。具体的には、図２７は、シールド壁部１５２内から図２６に示す矢印方向Ｂから配線１５４、穴部１６３〜１６５および近接領域Ｒ６を見たときの平面図である。なお、矢印方向Ｂとは、シールドケース１５９の底面部１６０と、シールド壁部１５２の近接領域Ｒ６の配列方向である。

ここで、図２７に示すように、矢印方向Ｂから配線１５４と近接領域Ｒ６とを見ると、配線１５４のうち、底面部１６０と近接領域Ｒ６との間に位置する部分に位置する部分は、近接領域Ｒ６内に位置していることがわかる。

このため、共鳴コイル２４の周囲に形成される電磁界によって、配線１５４の出力に外乱が加わることを抑制することができる。

（実施の形態３）
図２８および図２９を用いて、本実施の形態３に係る電力伝送システムについて説明する。なお、図２８および図２９に示す構成のうち、上記図１から図２７に示す構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

図２８は、本実施の形態に係る受電装置４０を示す断面図である。この図２８に示すように、シールド壁部５２の天板部５６には、穴部６３が形成されており、樹脂ケース５１にも、穴部６３に連通する穴部６４が形成されている。

整流器１３は、シールドケース５９と、シールドケース５９内に収容された整流器本体５８とを含む。シールドケース５９は、整流器本体５８が収容された本体部７０と、この本体部７０から突出し、穴部６３および穴部６４内に入り込む突出部７１と、突出部７１の端部に形成された張出部７２とを含む。

整流器本体５８には、配線５４が接続されている。突出部７１および張出部７２は、中空状に形成されており、張出部７２は、樹脂ケース５１の天板部上で穴部６４の開口部から周囲に張り出すように形成されている。配線５４は、突出部７１および張出部７２をとおり、張出部７２の天板部から外部に引き出されている。

配線５４のうち、シールドケース５９の外部に位置する部分は、シールド壁部５２の外部に位置している。このため、配線５４内を流れる電流が共鳴コイル１１の周囲に形成される電磁界からの影響を受けることを抑制することができる。

図２９は、送電装置４１を示す断面図である。この図２９に示すように、シールド壁部１５２の底面部１５６には、穴部１６３が形成され、樹脂ケース１５１には、穴部１６４が形成されている。

インピーダンス調整器２９は、シールドケース１５９と、このシールドケース１５９内に収容されたインピーダンス調整器本体１５８とを含む。シールドケース１５９は、本体部１７０と、本体部１７０から突出して、穴部１６３および穴部１６４内に入り込む突出部１７１と、突出部１７１の端部に形成され張出部１７２とを含む。

インピーダンス調整器本体１５８には、配線１５４が接続されている。突出部１７１および張出部１７２は中空状に形成されている。張出部１７２は、樹脂ケース１５１の底面上で穴部１６４の開口縁部から周囲に張り出すように形成されている。配線１５４は、突出部１７１および張出部１７２内をとおり、張出部１７２の底面部からシールドケース１５９の外部に引き出されている。

このため、配線１５４においても、配線１５４がシールド壁部１５２内に位置することがないため、配線１５４内を流れる電流が共鳴コイル２４の周囲に形成される電磁界からの影響を受けることを抑制することができる。これにより、配線１５４内を流れる電流に外乱が加わることを抑制することができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、受電装置、送電装置、および電力伝送システムに適用することができる。

１０ 電動車両、１１，２４ 共鳴コイル、１２，２３ 電磁誘導コイル、１３ 整流器、１４ コンバータ、１５ バッテリ、１６ パワーコントロールユニット、１７ モータユニット、１９，２５ キャパシタ、２０ 外部給電装置、２１ 交流電源、２２ 高周波電力ドライバ、２４，１１ コイル、２６ 制御部、２７ 受電部、２８ 送電部、２９ インピーダンス調整器、４０ 受電装置、４１ 送電装置、４２ 駐車スペース、５０，１５０ 筐体、５１，１５１ 樹脂ケース、５２，１５２ シールド壁部、５３，１５３ コイル支持部材、５４，１５４ 配線、５５ フロアパネル、５６，６０，１６２ 天板部、５７，６１，１５７，１６１ 周壁部、５９，１５９ シールドケース、６２，１５６，１６０ 底面部、６３〜６６９，１６３〜１６５ 穴部、７０，１７０ 本体部、７１，１７１ 突出部、７２，１７２ 張出部、Ａ，Ｂ 矢印方向、ＡＭ１ 中心点、Ｃ キャパシタンス、ＥＣＵ 車両、Ｌ インダクタンス、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ１５ 距離、Ｏ１，Ｏ２ 中心線、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 設置領域、Ｒ５，Ｒ６ 近接領域、ｋ１，ｋ２，ｋ３ 曲線。

Claims (24)

1. 外部に設けられた送電部から非接触で電力を受け取る受電部と、
   前記受電部に設けられた第１コイルと、
   前記第１コイルの周囲に配置され、前記第１コイルの周囲に形成される電磁界が放射される領域を規定する第１シールド壁部と、
   前記第１シールド壁部内に収容される第１機器と、
   前記第１機器を収容すると共に、前記第１シールド壁部内に配置された第１シールドケースと、
   前記第１機器に接続され、前記第１シールドケース内から前記第１シールドケースの外部に延び出ると共に、前記第１シールド壁部の外部に引き出される第１配線と、
   を備え、
   前記第１シールドケースの周面は、前記第１コイルよりも前記第１シールド壁部に近い第１対向部分を含み、
   前記第１シールド壁部のうち第１対向部分と対向する第１領域には、第１穴部が形成され、
   前記第１配線は、前記第１穴部から前記第１シールド壁部の外部に引き出された、受電装置。
2. 前記第１シールドケースは、前記第１対向部分と前記第１シールド壁部のうち前記第１領域が位置する部分とが接触するように配置され、前記第１配線は、前記第１シールドケースと前記第１シールド壁部とが接触する部分から前記第１シールドケースの外部に引き出された、請求項１に記載の受電装置。
3. 前記第１シールド壁部内から前記第１シールドケースと前記第１領域との配列方向に前記第１領域と前記第１配線とを見ると、前記第１配線のうち前記第１シールドケースと前記第１穴部との間に位置する部分は、前記第１領域内に位置する、請求項２に記載の受電装置。
4. 前記第１シールドケースは、前記第１穴部内に入り込む第１突出部を含み、
   前記第１配線は、前記第１突出部内をとおり前記第１シールド壁部の外部に引き出された、請求項１に記載の受電装置。
5. 前記第１穴部と前記第１コイルとの間の距離は、前記第１シールド壁部と前記第１コイルとの間の距離よりも大きい、請求項１に記載の受電装置。
6. 前記受電部は、前記第１コイルに接続された第１キャパシタを含み、
   前記第１穴部と前記第１キャパシタとの間の距離は、前記第１キャパシタと前記第１シールド壁部との間の距離よりも大きい、請求項１に記載の受電装置。
7. 前記第１コイルから電磁誘導によって電力を受け取る第１電磁誘導コイルをさらに備え、
   前記第１機器は、前記第１電磁誘導コイルに接続された整流器本体であり、
   前記第１配線には前記整流器本体によって整流された電流が流れる、請求項１に記載の受電装置。
8. 前記第１シールド壁部は、車両のフロアパネル下に配置された天板部と、前記天板部から下方に垂れ下がる周壁部とを含み、
   前記第１穴部は、前記天板部に形成された、請求項１に記載の受電装置。
9. 前記送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記受電部の固有周波数の１０％以下である、請求項１に記載の受電装置。
10. 前記受電部と前記送電部との結合度は、０．１以下である、請求項１に記載の受電装置。
11. 前記受電部は、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて前記送電部から電力を受電する、請求項１に記載の受電装置。
12. 外部に設けられた受電部に非接触で電力を送電する送電部と、
    前記送電部に設けられた第２コイルと、
    前記第２コイルの周囲に配置され、前記第２コイルの周囲に形成される電磁界が放射される領域を規定する第２シールド壁部と、
    前記第２シールド壁部内に収容される第２機器と、
    前記第２機器を収容すると共に、前記第２シールド壁部内に配置された第２シールドケースと、
    前記第２機器に接続され、前記第２シールドケース内から前記第２シールドケースの外部に延び出ると共に、前記第２シールド壁部の外部に引き出される第２配線と、
    を備え、
    前記第２シールドケースの周面は、前記第２コイルよりも前記第２シールド壁部に近い第２対向部分を含み、
    前記第２シールド壁部のうち第２対向部分と対向する第２領域には、第２穴部が形成され、
    前記第２配線は、前記第２穴部から前記第２シールド壁部の外部に引き出された、送電装置。
13. 前記第２シールドケースは、前記第２対向部分が前記第２シールド壁部のうち前記第２領域が位置する部分と接触するように配置され、前記第２配線は、前記第２シールドケースのうち前記第２領域と接触する部分から前記第２シールドケースの外部の外部に引き出された、請求項１２に記載の送電装置。
14. 前記第２シールド壁部内から前記第２シールドケースと前記第２領域との配列方向に前記第２領域と前記第２配線とを見ると、前記第２配線のうち、前記第２シールドケースと前記第２穴部との間に位置する部分は、前記第２領域内に位置する、請求項１３に記載の送電装置。
15. 前記第２シールドケースは、前記第２穴部内に入り込む第２突出部を含み、
    前記第２配線は、前記第２突出部内をとおり前記第２シールド壁部の外部に引き出された、請求項１２に記載の送電装置。
16. 前記第２穴部と前記第２コイルとの間の距離は、前記第２シールド壁部と前記第２コイルとの間の距離よりも大きい、請求項１２に記載の送電装置。
17. 前記送電部は、前記第２コイルに接続された第２キャパシタを含み、
    前記第２穴部と前記第２キャパシタとの間の距離は、前記第２キャパシタと前記第２シールド壁部との間よりも大きい、請求項１２に記載の送電装置。
18. 前記送電装置は、前記第２コイルに電磁誘導によって電力を受け渡す第２電磁誘導コイルをさらに備え、
    前記第２機器は、前記第２電磁誘導コイルに接続されたインピーダンス調整器本体である、請求項１２に記載の送電装置。
19. 前記第２シールド壁部は、底壁部と、前記底壁部から立ち上がるように形成された周壁部とを含み、
    前記第２穴部は、前記底壁部に形成された、請求項１２に記載の送電装置。
20. 前記送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記受電部の固有周波数の１０％以下である、請求項１２に記載の送電装置。
21. 前記受電部と前記送電部との結合度は、０．１以下である、請求項１２に記載の送電装置。
22. 前記送電部は、前記送電部と前記受電部との間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、前記送電部と前記受電部との間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて前記受電部に電力を送電する、請求項１２に記載の送電装置。
23. 受電装置と、送電部を含む送電装置とを備えた、電力伝送システムであって、
    前記受電装置は、前記送電部から非接触で電力を受け取る受電部と、
    前記受電部に設けられた第１コイルと、
    前記第１コイルの周囲に配置され、前記第１コイルの周囲に形成される電磁界が放射される領域を規定する第１シールド壁部と、
    前記第１シールド壁部内に収容される第１機器と、
    前記第１機器を収容すると共に、前記第１シールド壁部内に配置された第１シールドケースと、
    前記第１機器に接続され、前記第１シールドケース内から前記第１シールドケースの外部に延び出ると共に、前記第１シールド壁部の外部に引き出される第１配線と、
    を有し、
    前記第１シールドケースの周面は、前記第１コイルよりも前記第１シールド壁部に近い第１対向部分を含み、
    前記第１シールド壁部のうち第１対向部分と対向する第１領域には、第１穴部が形成され、
    前記第１配線は、前記第１穴部から前記第１シールド壁部の外部に引き出された、電力伝送システム。
24. 送電装置と、受電部を含む受電装置とを備えた、電力伝送システムであって、
    前記送電装置は、前記受電部に非接触で電力を送電する送電部と、
    前記送電部に設けられた第２コイルと、
    前記第２コイルの周囲に配置され、前記第２コイルの周囲に形成される電磁界が放射される領域を規定する第２シールド壁部と、
    前記第２シールド壁部内に収容される第２機器と、
    前記第２機器を収容すると共に、前記第２シールド壁部内に配置された第２シールドケースと、
    前記第２機器に接続され、前記第２シールドケース内から前記第２シールドケースの外部に延び出ると共に、前記第２シールド壁部の外部に引き出される第２配線と、
    を有し、
    前記第２シールドケースの周面は、前記第２コイルよりも前記第２シールド壁部に近い第２対向部分を含み、
    前記第２シールド壁部のうち第２対向部分と対向する第２領域には、第２穴部が形成され、
    前記第２配線は、前記第２穴部から前記第２シールド壁部の外部に引き出された、電力伝送システム。

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