JP6260493B2 - 送電装置およびその製造方法、並びに、受電装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、非接触で電力を受電装置に送電する送電装置およびその製造方法、並びに、非接触で電力を送電装置から受電する受電装置およびその製造方法に関する。

特許文献１〜５に開示されているように、非接触で電力を送受電する送電装置および受電装置を用いる電力伝送システムが知られている。特許文献６には、携帯電話、スマートフォン、タブレット等の電池駆動機器に収納される電池に対して、電磁誘導作用で電力を搬送して無接点又はワイヤレスで充電を行なう無接点充電器に関し、外装ケース内に、コイルおよび回路基板が収容されている。特許文献７には、収容ケース内に、コイルおよびキャパシタが収容され、載置面を金属製とし、電力伝送面および周囲を樹脂製とする収容ケースが開示されている。

特開２０１３−１５４８１５号公報 特開２０１３−１４６１５４号公報 特開２０１３−１４６１４８号公報 特開２０１３−１１０８２２号公報 特開２０１３−１２６３２７号公報 特開２０１４−０８７１３６号公報 特開２０１４−０３９３６９号公報

上記特許文献６に記載の構成によれば、シールドは平板状に形成されているのみで、外装ケース内において、コイルが収容される領域と回路基板が収容される領域とは区画されていない。その結果、コイルに生じる電磁界が外装ケース内の電気機器に達し、電力伝送時の電磁界の影響を電気機器が受ける可能性がある。さらに、電気機器からのノイズが外部に漏れ、外部の電気機器に影響を与えるおそれがある。また、上記各特許文献に記載の装置においては、具体的な製造方法については、何ら言及されていない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、コイルおよびコイルに接続される電気機器を一つの筐体に収容してコイルおよび電気機器を一体化した場合に、電力伝送時の電磁界による電気機器への影響、および、電気機器からのノイズの外部への漏れを減少させることを可能とする送電装置およびその製造方法、並びに、受電装置およびその製造方法を提供することにある。

この送電装置においては、受電装置に非接触で電力を伝送する送電装置であって、送電コイルユニットと、上記送電コイルユニットに接続される電気機器と、上記送電コイルユニットおよび上記電気機器を収容する筐体とを備える。

上記筐体は、設置面側に位置する設置壁と、上記設置壁を側面側から覆うように設けられて上記筐体内に空間を形成する外殻壁と、上記空間を区画する区画壁と、上記外殻壁の電力送電面に形成された開口部を閉塞すると共に上記送電コイルユニットによる電力の伝送を許容する蓋部とを含み、上記区画壁は、上記筐体の上記空間を上記蓋部が位置すると共に上記送電コイルユニットが収容されるコイルユニット収容部と、上記電気機器が収容される電気機器収容部とに区画するように設けられ、上記外殻壁と、上記区画壁とは、金属で形成されている。

この送電装置によれば、送電コイルユニットと電気機器とは、金属で形成された区画壁により区画された状態となる。その結果、電力の伝送時に、送電コイルユニットに生じる電磁界は、区画壁により電気機器への到達が阻害されることとなる。また、電気機器からのノイズの外部への漏れを減少させることもできる。

この送電装置の製造方法においては、主筐体の内部に電気機器を収容する工程と、上記電気機器が収容された上記主筐体の電気機器を、蓋体で塞ぐ工程と、上記蓋体の区画壁の内部に送電コイルユニットを配置する工程と、上記区画壁の開口を蓋部で塞ぐ工程と、を備える。

この送電装置の製造方法によれば、コイルおよび電気機器を一体化した構成を有する送電装置の製造を簡易な工程で製造することを可能とする。

この受電装置においては、送電装置から非接触で電力を伝送する受電装置であって、受電コイルユニットと、上記受電コイルユニットに接続される電気機器と、上記受電コイルユニットおよび上記電気機器を収容する筐体とを備える。

上記筐体は、設置面側に位置する設置壁と、上記設置壁を側面側から覆うように設けられて上記筐体内に空間を形成する外殻壁と、上記空間を区画する区画壁と、上記外殻壁の電力送電面に形成された開口部を閉塞すると共に上記受電コイルユニットによる電力の伝送を許容する蓋部とを含み、上記区画壁は、上記筐体の上記空間を上記蓋部が位置すると共に上記受電コイルユニットが収容されるコイルユニット収容部と、上記電気機器が収容される電気機器収容部とに区画するように設けられ、上記外殻壁と、上記区画壁とは、金属で形成されている。

この受電装置によれば、受電コイルユニットと電気機器とは、電磁界シールド部材で形成された区画壁により区画された状態となる。その結果、電力の伝送時に、受電コイルユニットに生じる電磁界は、区画壁により電気機器への到達が阻害されることとなる。また、電気機器からのノイズの外部への漏れを減少させることもできる。

この受電装置の製造方法においては、主筐体の内部に電気機器を収容する工程と、上記電気機器が収容された上記主筐体の電気機器を、蓋体で塞ぐ工程と、上記蓋体の区画壁の内部に受電コイルユニットを配置する工程と、上記区画壁の開口を蓋部で塞ぐ工程と、を備える。

この受電装置の製造方法によれば、コイルおよび電気機器を一体化した構成を有する送電装置の製造を簡易な工程で製造することを可能とする。

この発明においては、コイルおよびコイルに接続される電気機器を一つの筐体に収容してコイルおよび電気機器を一体化した場合に、電力伝送時の電磁界による電気機器への影響を減少させるとともに、電気機器からのノイズの外部への漏れを減少させることを可能とする送電装置およびその製造方法、並びに、受電装置およびその製造方法の提供を可能とする。

実施の形態１における電力伝送システムを示す図である。 実施の形態１における、渦巻き型コイルが採用された送電装置の構成を示す斜視図である。 実施の形態１における、巻回型コイルが採用された送電装置の構成を示す斜視図である。 実施の形態１における、電気機器の各種機器配置を示す図である。 実施の形態１における、送電装置の断面構造を示す図である。 実施の形態２における、送電装置の断面構造を示す図である。 実施の形態２における、送電装置の製造方法を示す第１分解断面図である。 実施の形態２における、送電装置の製造方法を示す第２分解断面図である。 実施の形態３における、渦巻き型コイルが採用された受電装置の構成を示す斜視図である。 実施の形態３における、巻回型コイルが採用された受電装置の構成を示す斜視図である。 実施の形態３における、受電装置の断面構造を示す図である。 実施の形態４における、受電装置の断面構造を示す図である。 実施の形態４における、受電装置の製造方法を示す第１分解断面図である。 実施の形態４における、受電装置の製造方法を示す第２分解断面図である。

本発明に基づいた一例における各実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。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。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。図においては、実際の寸法比率では記載しておらず、構造の理解を容易にするために、一部比率を異ならせて記載している。

以下に示す設備側（駐車場等）に設置される送電装置の構成は、車両側に載置される受電装置にも適用が可能である。送電装置において、載置面とは、設備（地面）側を意味し、表面側とは、受電装置（車両）側を意味する。一方、受電装置において、載置面とは、車両側を意味し、表面側とは、送電装置（地面）側を意味する。

以下に用いる各図において、図中の矢印Ｆの示す方向は、車両の前進方向および後進方向を示し、図中の矢印Ｗの示す方向は、車両の幅方向を示す。

［実施の形態１］
（電力伝送システム１０００）
図１を参照して、非接触で電力を伝送する電力伝送システム１０００について説明する。電力伝送システム１０００は、電動車両１００に搭載される受電装置１０と、駐車場等の設備側に設置される送電装置５０とを備える。電動車両１００は、受電装置１０および車両本体１０５を含む。

（受電装置１０）
受電装置１０は、受電コイルユニット２００、および、受電コイルユニット２００により受電された電力を蓄える蓄電装置としてのバッテリ１５０との間に設けられる電気機器１１０を含む。受電コイルユニット２００は、受電コイル２５０および平板状のフェライト板２６０を有する。後述するように、受電コイル２５０としては、渦巻き型コイル（図８参照）および巻回型コイル（図９参照）のいずれであってもよい。図１では、渦巻き型の受電コイル２５０を図示している。電気機器１１０は、コンデンサ１２０、整流器１３０、および、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０等を有する。図示では、受電コイル２５０およびコンデンサ２２０は、直列接続されるが、これらは並列接続されてもよい。

車両本体１０５は、電気機器１１０のＤＣ／ＤＣコンバータ１４０に接続されるバッテリ１５０、パワーコントロールユニット１６０、モータユニット１７０、および通信部１８０などを含む。

受電コイル２５０の巻数は、受電コイル２５０と後述の送電コイル４５０との間の距離、ならびに受電コイル２５０と送電コイル４５０との共鳴強度を示すＱ値（たとえばＱ≧１００）およびその結合度を示す結合係数κなどが大きくなるように適宜設定される。受電コイル２５０は、整流器１３０に接続される。整流器１３０は、受電コイルユニット２００から供給される交流電流を直流電流に変換し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０に供給する。

（送電装置５０）
送電装置５０は、送電コイルユニット４００と電気機器３００とを含む。送電コイルユニット４００は、送電コイル４５０および平板状のフェライト板４６０を有する。送電コイル４５０としては、渦巻き型コイル（図２参照）および巻回型コイル（図３参照）のいずれであってもよい。図１では、渦巻き型の送電コイル４５０を図示している。電気機器３００は、コンデンサ４２０、高周波電力装置３１０、送電ＥＣＵ３２０、および通信部３２２を備える。外部の交流電源３３０とは、コンセントプラグ３４０等を用いて着脱可能に接続される。図示では、送電コイル４５０およびコンデンサ４２０は、直列接続されるが、これらは並列接続されてもよい。

高周波電力装置３１０は、交流電源３３０から受ける電力を高周波の電力に変換し、変換した高周波電力を送電コイル４５０へ供給する。送電コイル４５０は、受電コイルユニット２００の受電コイル２５０へ、電磁誘導により非接触で電力を送電する。

（送電装置５０の詳細）
図２から図４を参照して、本実施の形態における送電装置５０の詳細構成について説明する。図２は、送電コイルに渦巻き型コイルが採用された送電装置５０の構成を示す斜視図、図３は、送電コイルに巻回型コイルが採用された送電装置５０の構成を示す斜視図、図４は、電気機器３００の各種機器配置を示す図、図５は、図２中Ｖ−Ｖ線矢視断面図である。

送電装置５０は、上記したように受電装置１０に非接触で電力を送電する送電コイルユニット４００と、送電コイルユニット４００に電力を供給し、外部電源に接続される電気機器３００とを有し、これらの送電コイルユニット４００および電気機器３００は、筐体６００の中に収容されている。したがって、本実施の形態における送電装置５０においては、送電コイルユニット４００および電気機器３００が一体化された構成を有している。

図２から図４を参照して、本実施の形態において、図１に示したように、電気機器３００は、高周波電力装置３１０、送電ＥＣＵ３２０、および通信部３２２を備えるが、これらの機器を構成するものとしては、スイッチング電源７０１、ＰＦＣサブ基板７０４、ファン７０５、ＤＣ／ＲＦ部７０６、５Ｖ／１５Ｖ電源７０７、２４Ｖ電源７０８、共鳴キャパシタ７０９、ファン７１０、ヒートシンク７１１、ファン７１２、ヒートシンク７１３、ファン７１４，７１５、フィルタインダクタ７１６，７２０、ファン７１８，７１９、フィルタコンデンサ７１７，７２１、ＳＣＵ７２２、インターフェイス７２３、および、入力制御部７２４等を有している。

スイッチング電源７０１は、ＡＣ／ＤＣ機器部を構成し、フィルタインダクタ７１６，７２０、および、フィルタコンデンサ７１７，７２１は、フィルタ機器部を構成し、ＤＣ／ＲＦ部７０６は、ＤＣ／ＲＦ機器部を構成する。これらの機器は、筐体６００の底面を構成する設置壁６１０に載置されている。

図５を参照して、本実施の形態においては、送電コイルユニット４００および電気機器３００は、筐体６００内に収容されている。この図５に示す例においては、送電コイル４５０は、巻回中心線ＣＬの周囲を取り囲むように形成された平面形状の渦巻き型コイルであり、中央部に穴部４５０ａが形成されている。送電コイル４５０は、巻回中心線ＣＬが蓋部６２０Ａおよび設置壁６１０を通るように配置されている。この図５に示す例においては、鉛直方向に延びるように配置されている。なお、送電コイル４５０としては、巻回中心線ＣＬが鉛直方向に延びるように配置された螺旋状のコイルを採用してもよい。

筐体６００は、全体として偏平の箱型の形状を有し、地面側に配置される設置面Ｓ１と、受電装置１０側に配置される電力送電面Ｓ２とを含む。筐体６００は、設置面Ｓ１側に位置する設置壁６１０と、設置壁６１０を覆うように設けられ、筐体６００内に空間を形成する外殻壁６０１と、筐体６００内の空間を区画する区画壁６６０とを含む。

外殻壁６０１は、電力送電面Ｓ２に形成された開口部６０１ａが形成されると共に電力送電面Ｓ２側に設けられた主面壁６２０と、側面Ｓ３側に位置する側面壁６３０を含む。側面壁６３０は、設置壁６１０と、主面壁６２０との間に位置する。

区画壁６６０は、筐体６００内を電力送電面Ｓ２側に設けられる送電コイルユニット４００が収容されるコイルユニット収容部５１０と電気機器３００が収容される電気機器収容部５２０とに区画する。

コイルユニット収容部５１０には、開口部６０１ａを閉塞する蓋部６２０Ａが位置している。蓋部６２０Ａは、電磁界を透過する樹脂などによって形成されている。これにより、コイルユニット収容部５１０内に収容された送電コイルユニット４００から受電コイルユニット２００に電力を送電することができる。

外殻壁６０１は、金属によって形成されている。具体的には、主面壁６２０、側面壁６３０、および、設置壁６１０は、一体成形された金属製であり、本実施の形態では一例としてアルミ部材が用いられている。外殻壁６０１を金属で形成することで、電気機器収容部５２０内に収容された電気機器３００からのノイズが外殻壁６０１から外部に漏れることを抑制することができる。

なお、設置壁６１０は一般的に地面に設置されているため、設置壁６１０側から電気機器３００のノイズが外部に漏れることが抑制される。なお、図５に示す例においては、設置壁６１０も金属によって形成し、設置壁６１０からのノイズの漏洩をも抑制している。

この図５に示す例においては、主面壁６２０の全面と、側面壁６３０との全面とが金属によって形成されているが、主面壁６２０の一部を防水性および通気性のある多孔質プラスチックなどで形成するようにしてもよい。

すなわち、本願明細書において、「外殻壁は、金属で形成されている」とは、通気性確保のために外殻壁６０１の一部を通気性プラスチックで形成したり、内部観察のために外殻壁６０１の一部をガラスや透明樹脂で形成したりする場合も含み、外殻壁６０１の全面が金属で形成されている場合に限られない。

側面壁６３０は、車両の幅方向（Ｗ）に位置する側面であるが、車両の前進方向／後進方向に位置する側面壁６４０（図２および図３参照）は、設置壁６１０等とは別構成のアルミ部材が用いられている。

区画壁６６０は、設置壁６１０側に位置する底壁６６１と、底壁６６１の両端部から蓋部６２０Ａ側に向けて起立する側壁６６２とを有している。区画壁６６０は、同じ筐体６００内に収容された電気機器３００への電磁界の影響の発生を阻止する必要があることから、区画壁６６０は、電磁界シールド部材で形成されている。電磁界シールド部材には、主に金属材料が用いられるが、本実施の形態では、銅が用いられている。

筐体６００内は、送電コイルユニット４００が収容されるコイルユニット収容部５１０と、電気機器３００が収容される電気機器収容部５２０とが、金属で形成された区画壁６６０によって区画されることで、電力伝送時の電磁界による電気機器３００への影響を減少させることを可能とする。たとえば、電力伝送時の電磁界による電気機器３００への渦電流の発生による電気機器３００の昇温を防止することができる。

送電コイル４５０は、巻回中心線ＣＬが蓋部６２０Ａおよび設置壁６１０を通るように配置されているため、電力伝送時には、送電コイル４５０からの磁束は、送電コイル４５０の下方に向けて多く流れる。このため、区画壁６６０を通る磁束量は、外殻壁６０１を構成する主面壁６２０を通る磁束量よりも多い。

区画壁６６０は、外殻壁６０１を構成する主面壁６２０の導電率よりも高い金属材料で形成されている。多くの磁束が区画壁６６０を通過したとしても、区画壁６６０の導電率が高いため、区画壁６６０に生じる渦電流による発熱を抑制することができる。これに伴い、フェライト板４６０の劣化や電気機器３００が収容されている電気機器収容部５２０内の温度上昇を抑制することができる。

なお、実施の形態においては、筐体６００は、偏平の箱型の形状に形成されているが、筐体６００の形状は、この形状に限られない。たとえば、筐体６００の形状を半球状やドーム形状に形成してもよい。

電力伝送中においては、穴部４５０ａを通過する磁束が増える。この磁束は、区画壁６６０によって、電気機器収容部５２０内に入り込むことが抑制されるが、磁束の一部が電気機器収容部５２０内に入り込む。

図４および図５に示すように、スイッチング電源７０１と、フィルタインダクタ７１６，７２０と、フィルタコンデンサ７１７，７２１とは、送電コイル４５０の穴部４５０ａおよび設置壁６１０の間に位置する領域から離れた位置に配置されている。

このため、区画壁６６０を通過してきた磁束が、スイッチング電源７０１と、フィルタインダクタ７１６，７２０と、フィルタコンデンサ７１７，７２１と、ＤＣ／ＲＦ部７０６と、に達することを抑制することができる。

ここで、スイッチング電源７０１と、フィルタインダクタ７１６，７２０と、フィルタコンデンサ７１７，７２１と、ＤＣ／ＲＦ部７０６とは、送電コイル４５０に供給される電流の周波数に大きな影響を与える。送電周波数が所定値（送電コイル４５０とコンデンサ４２０とによって形成されるＬＣ共振器の共振周波数）からずれると、送電効率が著しく低下する。

そこで、上記のようにスイッチング電源７０１と、フィルタインダクタ７１６，７２０と、フィルタコンデンサ７１７，７２１と、ＤＣ／ＲＦ部７０６とに送電コイル４５０からの磁束が達することを抑制することで、送電効率の低下を抑制することができる。

なお、図４および図５に示す例においては、スイッチング電源７０１と、フィルタインダクタ７１６，７２０と、フィルタコンデンサ７１７，７２１と、ＤＣ／ＲＦ部７０６との全てを穴部４５０ａの下方から離れた位置に配置しているが、これらの機器の少なくとも１つを、穴部４５０ａおよび設置壁６１０との間の領域から離れた位置に配置するようにしてもよい。

２４Ｖ電源７０８などは、スイッチング電源７０１、フィルタインダクタ７１６，７２０、フィルタコンデンサ７１７，７２１、および、ＤＣ／ＲＦ部７０６と比較すると、送電効率への影響が小さいことから送電コイル４５０の穴部４５０ａの下方に配置している。

上記構成を有する送電装置５０の製造方法においては、主面壁６２０、側面壁６３０、および、設置壁６１０が一体成形された筐体６００の一部に、車両の前進方向および後進方向（Ｆ方向）から電気機器３００をスライド挿入し、その後、車両の前後方向に位置する側面壁６３０、区画壁６６０、送電コイルユニット４００、および、蓋部６２０Ａを組み付けることにより送電装置５０が完成する。このように、簡単に送電装置５０を構成することができる。特に、主面壁６２０、側面壁６３０および設置壁６１０が一体化されており、側面壁６３０の車両前後方向の壁が設けられてない筐体は、押し出し成形や鋳造で容易に製作することができる。

本実施の形態１における送電装置５０は、同じ筐体６００内に送電コイルユニット４００および電気機器３００が収容され、送電コイルユニット４００および電気機器３００が一体化された送電装置５０である。

［実施の形態２］
次に、図６から図８を参照して、実施の形態２における送電装置５０Ａの構成について説明する。図６は、本実施の形態における、送電装置５０Ａの断面構造を示す図、図７および図８は、本実施の形態における、送電装置の製造方法を示す第１および第２分解断面図である。

上記実施の形態１における送電装置５０との相違点は、筐体６００Ａの構造にあり、送電コイルユニット４００および電気機器３００の構成は同じである。よって、以下では、筐体６００Ａの構成について説明する。

本実施の形態における筐体６００Ａは、全体としては、上記実施の形態１における筐体６００と同様の構成を有しているが、相違点として、筐体６００においては、外殻壁６０１を構成する、主面壁６２０、側面壁６３０、および、設置壁６１０が、金属により一体成形されていたが、筐体６００Ａにおいては、外殻壁６０１の一部を構成する主面壁６２０が区画壁６６０と同じ金属材料により一体に形成され、区画壁６６０によって、蓋部６２０Ａにより閉塞される開口部６０１ａが形成されている。

本実施の形態においては、蓋部６２０Ａは、実施の形態１と同様に樹脂製である。側面壁６３０および設置壁６１０は、一体成形された金属製であり、本実施の形態では一例としてアルミ部材が用いられている。側面壁６３０は、車両の幅方向（Ｗ）に位置する側面であるが、車両の前進方向／後進方向に位置する側面壁６４０（図２および図３参照）は、設置壁６１０等とは別構成のアルミ部材が用いられている。なお、車両の前進方向／後進方向に位置する側面壁６４０（図２および図３参照）が、側面壁６３０および設置壁６１０と一体成形されていてもよい。

主面壁６２０および区画壁６６０は、一体成形された金属製であり、本実施の形態では一例として銅部材が用いられている。区画壁６６０は、設置壁６１０側に位置する底壁６６１と、底壁６６１の両端部から主面壁６２０側に向けて起立する側壁６６２とを有している。側壁６６２の上端から外方に延びるように主面壁６２０が形成されている。一体成形された主面壁６２０および区画壁６６０により、側面壁６３０および設置壁６１０により形成される開口を塞ぐ蓋体を構成する。区画壁６６０は、設置面Ｓ１側に凹む凹部を形成する。

上記構成からなる筐体６００Ａを用いた場合であっても、実施の形態１における筐体６００と同様の作用効果を得ることができる。

図７および図８を参照して、上記構成を有する送電装置５０Ａの製造方法について説明する。なお、以下においては、側面壁６３０および設置壁６１０により形成される箱体を主筐体６１０Ａと称し、主面壁６２０および区画壁６６０により形成される蓋を蓋体６１０Ｂと称する。

図７は、送電装置５０Ａを分解した状態を示している。上部が開放した箱型の主筐体６１０Ａの内部には、電気機器３００を構成する部品が所定位置に収容されている。その後、主筐体６１０Ａの開口ＯＰ１が、蓋体６１０Ｂで塞がれ、蓋体６１０Ｂの区画壁６６０の凹部の内部に送電コイルユニット４００が配置される。その後、区画壁６６０の開口ＯＰ２が蓋部６２０Ａで塞がれることにより送電装置５０Ａが完成する。

なお、上記製造工程は一例であって、上記工程に限定されるものではない。他の製造方法として、図８に示す製造方法が挙げられる。図８に示すように、上部が開放した箱型の主筐体６１０Ａの内部には、電気機器３００を構成する部品が所定位置に収容されている。一方、予め、蓋体６１０Ｂの区画壁６６０の内部に送電コイルユニット４００を配置し、区画壁６６０の開口ＯＰ２が蓋部６２０Ａで塞がれた蓋体６１０Ｂを準備し、この蓋体６１０Ｂにより、電気機器３００が収容された主筐体６１０Ａの開口ＯＰ１を塞ぐ工程を採用してもよい。この工程を採用することで、製造工程をより容易にすることが可能となる。

この図８に示す製造方法によれば、送電コイルユニット４００を蓋体６１０Ｂ内に収容した状態とすることで、送電コイルユニット４００を保護することができる。これにより、たとえば、送電コイルユニット４００が収容された蓋体６１０Ｂを工場内で保管しているときや、蓋体６１０Ｂと主筐体６１０Ａとを一体する工程において、送電コイルユニット４００を保護することができる。これにより、送電コイルユニット４００のフェライト板４６０に割れなどが生じることを抑制することができる。

本実施の形態における送電装置５０Ａによっても、実施の形態１における送電装置５０と同様の作用効果を得ることができる。

［実施の形態３：受電装置１０の詳細］
図９から図１１を参照して、本実施の形態における受電装置１０の詳細構成について説明する。図９は、受電コイルに渦巻き型コイルが採用された受電装置１０の構成を示す斜視図、図１０は、受電コイルに巻回型コイルが採用された受電装置１０の構成を示す斜視図、図１１は、図９中ＸＩ−ＸＩ線矢視断面図である。

受電装置１０は、上記したように送電装置５０から非接触で電力を受電する受電コイルユニット２００と、受電コイルユニット２００により受電された電力を蓄える蓄電装置としてのバッテリ１５０との間に設けられる電気機器１１０とを有し、これらの受電コイルユニット２００および電気機器１１０は、筐体６００の中に収容されている。したがって、本実施の形態における受電装置１０においては、受電コイルユニット２００および電気機器１１０が一体化された構成を有している。なお、筐体６００の構成は、上述した送電装置５０、５０Ａと同じであることから同じ参照番号を付して説明する。

図９および図１０を参照して、本実施の形態において、図１に示したように、電気機器１１０は、少なくとも、コンデンサ１２０、整流器１３０、および、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を含んでいる。

図１１を参照して、本実施の形態においては、受電コイルユニット２００および電気機器１１０は、筐体６００内に収容されている。この図１１に示す例においては、受電コイル２５０は、巻回中心線ＣＬの周囲を取り囲むように形成された平面形状の渦巻き型コイルであり、中央部に穴部２５０ａが形成されている。受電コイル２５０は、巻回中心線ＣＬが蓋部６２０Ａおよび設置壁６１０を通るように配置されている。この図１１に示す例においては、鉛直方向に延びるように配置されている。なお、受電コイル２５０としては、巻回中心線ＣＬが鉛直方向に延びるように配置された螺旋状のコイルを採用してもよい。

筐体６００は、全体として偏平の箱型の形状を有し、車両側に配置される設置面Ｓ１と、送電装置５０側に配置される電力受電面Ｓ２とを含む。筐体６００は、設置面Ｓ１側に位置する設置壁６１０と、設置壁６１０を覆うように設けられ、筐体６００内に空間を形成する外殻壁６０１と、筐体６００内の空間を区画する区画壁６６０とを含む。

外殻壁６０１は、電力受電面Ｓ２に形成された開口部６０１ａが形成されると共に電力受電面Ｓ２側に設けられた主面壁６２０と、側面Ｓ３側に位置する側面壁６３０を含む。側面壁６３０は、設置壁６１０と、主面壁６２０との間に位置する。

区画壁６６０は、筐体６００内を電力受電面Ｓ２側に設けられる受電コイルユニット２００が収容されるコイルユニット収容部５１０と電気機器１１０が収容される電気機器収容部５２０とに区画する。

コイルユニット収容部５１０には、開口部６０１ａを閉塞する蓋部６２０Ａが位置している。蓋部６２０Ａは、電磁界を透過する樹脂などによって形成されている。これにより、コイルユニット収容部５１０内に収容された受電コイルユニット２００により送電コイルユニット４００から送電された電力を受電することができる。

外殻壁６０１は、金属によって形成されている。具体的には、主面壁６２０、側面壁６３０、および、設置壁６１０は、一体成形された金属製であり、本実施の形態では一例としてアルミ部材が用いられている。外殻壁６０１を金属で形成することで、電気機器収容部５２０内に収容された電気機器１１０からのノイズが外殻壁６０１から外部に漏れることを抑制することができる。

なお、設置壁６１０は一般的に車両側に設置されているため、設置壁６１０側から電気機器１１０のノイズが外部に漏れることが抑制される。なお、図１１に示す例においては、設置壁６１０も金属によって形成し、設置壁６１０からのノイズの漏洩をも抑制している。

この図１１に示す例においては、主面壁６２０の全面と、側面壁６３０との全面とが金属によって形成されているが、主面壁６２０の一部を防水性および通気性のある多孔質プラスチックなどで形成するようにしてもよい。

すなわち、本実施の形態においても、「外殻壁は、金属で形成されている」とは、通気性確保のために外殻壁６０１の一部を通気性プラスチックで形成したり、内部観察のために外殻壁６０１の一部をガラスや透明樹脂で形成したりする場合も含み、外殻壁６０１の全面が金属で形成されている場合に限られない。

側面壁６３０は、車両の幅方向（Ｗ）に位置する側面であるが、車両の前進方向／後進方向に位置する側面壁６４０（図９および図１０参照）は、設置壁６１０等とは別構成のアルミ部材が用いられている。

区画壁６６０は、設置壁６１０側に位置する底壁６６１と、底壁６６１の両端部から蓋部６２０Ａ側に向けて起立する側壁６６２とを有している。区画壁６６０は、同じ筐体６００内に収容された電気機器１１０への電磁界の影響の発生を阻止する必要があることから、区画壁６６０は、電磁界シールド部材で形成されている。電磁界シールド部材には、主に金属材料が用いられるが、本実施の形態では、銅が用いられている。

筐体６００内は、受電コイルユニット２００が収容されるコイルユニット収容部５１０と、電気機器１１０が収容される電気機器収容部５２０とが、金属で形成された区画壁６６０によって区画されることで、電力受電時の電磁界による電気機器１１０への影響を減少させることを可能とする。たとえば、電力伝送時の電磁界による電気機器１１０への渦電流の発生による電気機器１１０の昇温を防止することができる。

受電コイル２５０は、巻回中心線ＣＬが蓋部６２０Ａおよび設置壁６１０を通るように配置されているため、電力伝送時には、受電コイル２５０からの磁束は、受電コイル２５０の下方に向けて多く流れる。このため、区画壁６６０を通る磁束量は、外殻壁６０１を構成する主面壁６２０を通る磁束量よりも多い。

区画壁６６０は、外殻壁６０１を構成する主面壁６２０の導電率よりも高い金属材料で形成されている。多くの磁束が区画壁６６０を通過したとしても、区画壁６６０の導電率が高いため、区画壁６６０に生じる渦電流による発熱を抑制することができる。これに伴い、フェライト板２６０の劣化や電気機器１１０が収容されている電気機器収容部５２０内の温度上昇を抑制することができる。

なお、実施の形態においては、筐体６００は、偏平の箱型の形状に形成されているが、筐体６００の形状は、この形状に限られない。たとえば、筐体６００の形状を半球状やドーム形状に形成してもよい。

電力伝送中においては、穴部２５０ａを通過する磁束が増える。この磁束は、区画壁６６０によって、電気機器収容部５２０内に入り込むことが抑制されるが、磁束の一部が電気機器収容部５２０内に入り込む。

図１１に示すように、整流器１３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、受電コイル２５０の穴部２５０ａおよび設置壁６１０の間に位置する領域から離れた位置に配置されている。

このため、区画壁６６０を通過してきた磁束が、整流器１３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ１４０に達することを抑制することができる。また、整流器１３０やＤＣ／ＤＣコンバータ１４０にはスイッチング素子が複数搭載されている。これらの素子が強度の高い磁束に曝されると、誤作動し、充電効率が低下するおそれがある一方で、上記のように、整流器１３０やＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の達する磁束を抑制することで、整流器１３０やＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の誤作動を抑制することができる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０のＤｕｔｙ（ＯＮ／ＯＦＦ時間の比）にずれが生じたときには、受電装置１０のインピーダンスが大きく変動し、受電装置１０の受電電力が大きく低下する。そこで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、整流器１３０よりも、受電コイル２５０の穴部２５０ａおよび設置壁６１０の間の領域から離れた位置に配置する。これにより、受電装置１０のインピーダンスの変動を抑制することができる。

上記構成を有する受電装置１０の製造方法においては、主面壁６２０、側面壁６３０、および、設置壁６１０が一体成形された筐体６００の一部に、車両の前進方向および後進方向（Ｆ方向）から電気機器１１０をスライド挿入し、その後、車両の前後方向に位置する側面壁６４０、区画壁６６０、受電コイルユニット２００、および、主面壁６２０を組み付けることにより受電装置１０が完成する。

本実施の形態３における受電装置１０は、同じ筐体６００内に送電コイルユニット４００および電気機器１１０が収容され、受電コイルユニット２００および電気機器１１０が一体化された受電装置１０である。

［実施の形態４］
次に、図１２から図１４を参照して、実施の形態４における受電装置１０Ａの構成について説明する。図１２は、本実施の形態における、受電装置１０Ａの断面構造を示す図、図１３および図１４は、本実施の形態における、受電装置の製造方法を示す第１および第２分解断面図である。

上記実施の形態３における受電装置１０との相違点は、筐体６００Ａの構造にあり、受電コイルユニット２００および電気機器１１０の構成は同じである。よって、以下では、筐体６００Ａの構成について説明する。

本実施の形態における筐体６００Ａは、全体としては、上記実施の形態３における筐体６００と同様の構成を有しているが、相違点として、筐体６００においては、外殻壁６０１を構成する、主面壁６２０、側面壁６３０、および、設置壁６１０が、金属により一体成形されていたが、筐体６００Ａにおいては、外殻壁６０１の一部を構成する主面壁６２０が区画壁６６０と同じ金属材料により一体に形成され、区画壁６６０によって、蓋部６２０Ａにより閉塞される開口部６０１ａが形成されている。

本実施の形態においては、蓋部６２０Ａは、実施の形態３と同様に樹脂製である。側面壁６３０および設置壁６１０は、一体成形された金属製であり、本実施の形態では一例としてアルミ部材が用いられている。側面壁６３０は、車両の幅方向（Ｗ）に位置する側面であるが、車両の前進方向／後進方向に位置する側面壁６４０（図２および図３参照）は、設置壁６１０等とは別構成のアルミ部材が用いられている。なお、車両の前進方向／後進方向に位置する側面壁６４０（図９および図１０参照）が、側面壁６３０および設置壁６１０と一体成形されていてもよい。

主面壁６２０および区画壁６６０は、一体成形された金属製であり、本実施の形態では一例として銅部材が用いられている。区画壁６６０は、設置壁６１０側に位置する底壁６６１と、底壁６６１の両端部から主面壁６２０側に向けて起立する側壁６６２とを有している。側壁６６２の上端から外方に延びるように主面壁６２０が形成されている。一体成形された主面壁６２０および区画壁６６０により、側面壁６３０および設置壁６１０により形成される開口を塞ぐ蓋体を構成する。区画壁６６０は、設置面Ｓ１側に凹む凹部を形成する。

上記構成からなる筐体６００Ａを用いた場合であっても、実施の形態３における筐体６００と同様の作用効果を得ることができる。

図１３および図１４を参照して、上記構成を有する受電装置１０Ａの製造方法について説明する。なお、以下においては、側面壁６３０および設置壁６１０により形成される箱体を主筐体６１０Ａと称し、主面壁６２０および区画壁６６０により形成される蓋を蓋体６１０Ｂと称する。

図１３は、受電装置１０Ａを分解した状態を示している。上部が開放した箱型の主筐体６１０Ａの内部には、電気機器１１０を構成する部品が所定位置に収容されている。その後、主筐体６１０Ａの開口ＯＰ１が、蓋体６１０Ｂで塞がれ、蓋体６１０Ｂの区画壁６６０の凹部の内部に受電コイルユニット２００が配置される。その後、区画壁６６０の開口ＯＰ２が蓋部６２０Ａで塞がれることにより受電装置１０Ａが完成する。

なお、上記製造工程は一例であって、上記工程に限定されるものではない。他の製造方法として、図１４に示す製造方法が挙げられる。図１４に示すように、上部が開放した箱型の主筐体６１０Ａの内部には、電気機器１１０を構成する部品が所定位置に収容されている。一方、予め、蓋体６１０Ｂの区画壁６６０の内部に受電コイルユニット２００を配置し、区画壁６６０の開口ＯＰ２が蓋部６２０Ａで塞がれた蓋体６１０Ｂを準備し、この蓋体６１０Ｂにより、電気機器１１０が収容された主筐体６１０Ａの開口ＯＰ１を塞ぐ工程を採用してもよい。この工程を採用することで、製造工程をより容易にすることが可能となる。

本実施の形態における受電装置１０Ａによっても、実施の形態３における受電装置１０と同様の作用効果を得ることができる。

以上、各実施の形態について説明したが、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。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許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。

１０，１０Ａ 受電装置、５０，５０Ａ 送電装置、１００ 電動車両、１０５ 車両本体、１１０，３００ 電気機器、１２０，２２０，４２０ コンデンサ、１３０ 整流器、１４０ コンバータ、１５０ バッテリ、１６０ パワーコントロールユニット、１７０ モータユニット、１８０，３２２ 通信部、２００ 受電コイルユニット、２５０ 受電コイル、２６０，４６０ フェライト板、３１０ 高周波電力装置、３３０ 交流電源、４００ 送電コイルユニット、４５０ 送電コイル、５１０ コイルユニット収容部、５２０ 電気機器収容部、６００，６００Ａ 筐体、６０１ 外殻壁、６０１ａ 開口部、６１０ 設置壁、６１０Ａ 主筐体、６１０Ｂ 蓋体、６２０ 主面壁、６２０Ａ 蓋部、６３０ 側面壁、６６０ 区画壁、６６１ 底壁、６６２ 側壁、７０１ スイッチング電源、７０４ サブ基板、７０５，７１０，７１２，７１４，７１５，７１８，７１９ ファン、７０７，７０８ 電源、７０９ 共鳴キャパシタ、７１１，７１３ ヒートシンク、７１６，７２０ フィルタインダクタ、７１７，７２１ フィルタコンデンサ、７２３ インターフェイス、１０００ 電力伝送システム。

Claims (14)

1. 受電装置に非接触で電力を伝送する送電装置であって、
   送電コイルユニットと、
   前記送電コイルユニットに接続される電気機器と、
   前記送電コイルユニットおよび前記電気機器を収容する筐体と、
   を備え、
   前記筐体は、
   設置面側に位置する設置壁と、
   前記設置壁を側面側から覆うように設けられて前記筐体内に空間を形成する外殻壁と、
   前記空間を区画する区画壁と、
   前記外殻壁の電力送電面に形成された開口部を閉塞すると共に前記送電コイルユニットによる電力の伝送を許容する蓋部と、
   を含み、
   前記区画壁は、前記筐体の前記空間を前記蓋部が位置すると共に前記送電コイルユニットが収容されるコイルユニット収容部と、前記電気機器が収容される電気機器収容部とに区画するように設けられ、
   前記外殻壁と、前記区画壁とは、金属で形成されており、
   前記外殻壁は、
   前記開口部が形成されると共に前記電力送電面側に設けられた主面壁と、
   前記側面側に位置する側面壁と、
   を有し、
   前記送電コイルユニットは、送電コイルを含み、
   前記送電コイルは、穴部が形成されると共に、巻回軸線が前記蓋部および前記設置壁を通るよう配置され、
   前記電気機器は、少なくとも、フィルタ機器部、ＡＣ／ＤＣ機器部、および、ＤＣ／ＲＦ機器部を含み、
   前記フィルタ機器部、前記ＡＣ／ＤＣ機器部、および、前記ＤＣ／ＲＦ機器部の少なくとも１つは、前記送電コイルの前記穴部と前記設置壁との間に位置する領域から離れた位置に配置されている、送電装置。
2. 前記区画壁の導電率は、前記外殻壁の導電率よりも高い、請求項１に記載の送電装置。
3. 前記主面壁と前記区画壁とは一体に形成され、
   前記設置壁と前記側面壁とは一体に形成されている、請求項１に記載の送電装置。
4. 前記設置壁は、金属で形成されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の送電装置。
5. 前記送電コイルユニットは、
   平板状のフェライト板と、前記フェライト板に対して前記電力送電面側に配置される渦巻き型コイルと、を含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の送電装置。
6. 送電コイルユニットと、
   前記送電コイルユニットに接続される電気機器と、
   前記送電コイルユニットおよび前記電気機器を収容する筐体と、
   を備え、
   前記筐体は、
   設置面側に位置する設置壁と、
   前記設置壁を側面側から覆うように設けられて前記筐体内に空間を形成する外殻壁と、
   前記空間を区画し、前記設置面側に凹む区画壁と、
   前記外殻壁の電力送電面に形成された開口部を閉塞すると共に前記送電コイルユニットによる電力の伝送を許容する蓋部と、
   を含み、
   前記区画壁は、前記筐体の前記空間を前記蓋部が位置すると共に前記送電コイルユニットが収容されるコイルユニット収容部と、前記電気機器が収容される電気機器収容部とに区画するように設けられ、
   前記外殻壁と、前記区画壁とは、金属で形成され、
   前記外殻壁は、
   前記開口部が形成されると共に前記電力送電面側に設けられた主面壁と、
   前記側面側に位置する側面壁と、
   を有し、
   前記筐体は、
   前記設置壁と前記側面壁とが一体に形成された主筐体と、
   前記区画壁と前記主面壁とが一体に形成され、前記主筐体の開口を塞ぐ蓋体と、
   を含む、受電装置に非接触で電力を伝送する送電装置の製造方法であって、
   前記主筐体の内部に前記電気機器を収容する工程と、
   前記電気機器が収容された前記主筐体の開口を、前記蓋体で塞ぐ工程と、
   前記蓋体の前記区画壁の内部に前記送電コイルユニットを配置する工程と、
   前記区画壁の開口を前記蓋部で塞ぐ工程と、
   を備える、送電装置の製造方法。
7. 前記蓋体の前記区画壁の内部に前記送電コイルユニットを配置し、前記区画壁の開口を前記蓋部で塞いだ後に、
   前記電気機器が収容された前記主筐体の開口を、前記蓋体で塞ぐ、請求項６に記載の送電装置の製造方法。
8. 送電装置から非接触で電力を受電する受電装置であって、
   受電コイルユニットと、
   前記受電コイルユニットに接続される電気機器と、
   前記受電コイルユニットおよび前記電気機器を収容する筐体と、
   を備え、
   前記筐体は、
   設置面側に位置する設置壁と、
   前記設置壁を側面側から覆うように設けられて前記筐体内に空間を形成する外殻壁と、
   前記空間を区画する区画壁と、
   前記外殻壁の電力受電面に形成された開口部を閉塞すると共に前記受電コイルユニットによる電力の受電を許容する蓋部と、
   を含み、
   前記区画壁は、前記筐体の前記空間を前記蓋部が位置すると共に前記受電コイルユニットが収容されるコイルユニット収容部と、前記電気機器が収容される電気機器収容部とに区画するように設けられ、
   前記外殻壁と、前記区画壁とは、金属で形成されており、
   前記外殻壁は、
   前記開口部が形成されると共に前記電力受電面側に設けられた主面壁と、
   前記側面側に位置する側面壁と、
   を有し、
   前記受電コイルユニットは、受電コイルを含み、
   前記受電コイルは、穴部が形成されると共に、巻回軸線が前記蓋部および前記設置壁を通るよう配置され、
   前記電気機器は、少なくとも、コンデンサ、整流器、および、ＤＣ／ＤＣコンバータを含み、
   前記整流器、および、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの少なくとも１つは、前記受電コイルの前記穴部と前記設置壁との間に位置する領域から離れた位置に配置されている、受電装置。
9. 前記区画壁の導電率は、前記外殻壁の導電率よりも高い、請求項８に記載の受電装置。
10. 前記区画壁の導電率は、前記外殻壁の導電率よりも高い、請求項８に記載の受電装置。
11. 前記設置壁は、金属で形成されている、
    請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の受電装置。
12. 前記受電コイルユニットは、
    平板状のフェライト板と、前記フェライト板に対して前記電力受電面側に配置される渦巻き型コイルと、を含む、
    請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の受電装置。
13. 受電コイルユニットと、
    前記受電コイルユニットに接続される電気機器と、
    前記受電コイルユニットおよび前記電気機器を収容する筐体と、
    を備え、
    前記筐体は、
    設置面側に位置する設置壁と、
    前記設置壁を側面側から覆うように設けられて前記筐体内に空間を形成する外殻壁と、
    前記空間を区画し、前記設置面側に凹む区画壁と、
    前記外殻壁の電力受電面に形成された開口部を閉塞すると共に前記受電コイルユニットによる電力の受電を許容する蓋部と、
    を含み、
    前記区画壁は、前記筐体の前記空間を前記蓋部が位置すると共に前記受電コイルユニットが収容されるコイルユニット収容部と、前記電気機器が収容される電気機器収容部とに区画するように設けられ、
    前記外殻壁と、前記区画壁とは、金属で形成され、
    前記外殻壁は、
    前記開口部が形成されると共に前記電力受電面側に設けられた主面壁と、
    前記側面側に位置する側面壁と、
    を有し、
    前記筐体は、
    前記設置壁と前記側面壁とが一体に形成された主筐体と、
    前記区画壁と前記主面壁とが一体に形成され、前記主筐体の開口を塞ぐ蓋体と、
    を含む、送電装置から非接触で電力を受電する受電装置の製造方法であって、
    前記主筐体の内部に前記電気機器を収容する工程と、
    前記電気機器が収容された前記主筐体の開口を、前記蓋体で塞ぐ工程と、
    前記蓋体の前記区画壁の内部に前記受電コイルユニットを配置する工程と、
    前記区画壁の開口を前記蓋部で塞ぐ工程と、
    を備える、受電装置の製造方法。
14. 前記蓋体の前記区画壁の内部に前記受電コイルユニットを配置し、前記区画壁の開口を前記蓋部で塞いだ後に、
    前記電気機器が収容された前記主筐体の開口を、前記蓋体で塞ぐ、請求項１３に記載の受電装置の製造方法。

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