[go: up one dir, main page]

JP6825501B2 - 送電装置および受電装置 - Google Patents

送電装置および受電装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6825501B2
JP6825501B2 JP2017130400A JP2017130400A JP6825501B2 JP 6825501 B2 JP6825501 B2 JP 6825501B2 JP 2017130400 A JP2017130400 A JP 2017130400A JP 2017130400 A JP2017130400 A JP 2017130400A JP 6825501 B2 JP6825501 B2 JP 6825501B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coil
adjacent
adjacent portion
separated
power transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017130400A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019016619A (ja
Inventor
浩章 湯浅
浩章 湯浅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2017130400A priority Critical patent/JP6825501B2/ja
Priority to US16/023,301 priority patent/US10763700B2/en
Priority to CN201810707906.5A priority patent/CN109204019B/zh
Publication of JP2019016619A publication Critical patent/JP2019016619A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6825501B2 publication Critical patent/JP6825501B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14Inductive couplings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12Inductive energy transfer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12Inductive energy transfer
    • B60L53/122Circuits or methods for driving the primary coil, e.g. supplying electric power to the coil
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24Magnetic cores
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2871Pancake coils
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36Electric or magnetic shields or screens
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H02J50/402Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices the two or more transmitting or the two or more receiving devices being integrated in the same unit, e.g. power mats with several coils or antennas with several sub-antennas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00Converter types
    • B60L2210/10DC to DC converters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00Converter types
    • B60L2210/30AC to DC converters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00Converter types
    • B60L2210/40DC to AC converters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10Vehicle control parameters
    • B60L2240/36Temperature of vehicle components or parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/70Interactions with external data bases, e.g. traffic centres
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12Electric charging stations
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Description

本開示は、送電装置および受電装置に関する。
従来から非接触で電力を送電する非接触充電システムが知られている。非接触充電システムは、送電装置および受電装置を備え、送電装置は受電装置に非接触で電力を送電する(特許文献2〜7参照)。
たとえば、特表2016−526280号公報に記載された車両充電パッドは、第1コイルと、第2コイルと、モジュール式フェライトブロックとを備える。
第1コイルおよび第2コイルは、モジュール式フェライトブロックに配置されている。第1コイルおよび第2コイルは多巻ループコイルであり、第1コイルおよび第2コイルは互いに隣り合うように配置されている。
モジュール式フェライトブロックは板状に形成されている。モジュール式フェライトブロックは、複数のフェライトタイルを含む。
特表2016−526280号公報 特開2016−107174号公報 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
特表2016−526280号公報に記載された車両充電パッドにおいて、上記の車両充電パッドが送電パッドから電力を受電すると、車両充電パッドの第1コイルおよび第2コイルに電流が流れ、車両充電パッドが受電する。
しかし、上記の車両充電パッドのような受電装置においては、2つのコイルの形状や配置を工夫して結合係数の向上を図らなければ、コイルを2つ搭載するため、受電装置の体格が大きく成り易い。同様に、送電装置においても、同様の課題が生じる。
本開示は、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、結合係数の向上および装置の小型化が図られた送電装置および受電装置を提供することである。
本開示に係る送電装置は、上下方向に延びる第1巻回軸の周囲を取り囲むように形成された第1コイルと、上下方向に延びる第2巻回軸の周囲を取り囲むように形成された第2コイルとを備える。送電時において第1コイルを流れる電流が第1巻回軸の周囲を巻回するように流れる電流方向を第1電流方向とし、第2コイルを流れる電流が第2巻回軸の周囲を巻回するように流れる電流方向を第2電流方向とすると、第1電流方向が第2電流方向と反対方向となるように、第1コイルおよび第2コイルは形成されている。上記第1コイルは、第2コイルと隣り合う第1隣接部分と、第1巻回軸に対して第1隣接部分と反対側に位置する第1離間部分とを含み、第2コイルは、第1コイルと隣り合う第2隣接部分と、第2巻回軸に対して第2隣接部分と反対側に位置する第2離間部分とを含み、第1隣接部分は、第1離間部分よりも上方に位置している。
上記の送電装置によれば、送電時に、第1コイルおよび第2コイルの周囲に磁束が形成される。第1コイルの第1離間部分や第2コイルの第2離間部分の周囲を取り囲むように磁束が形成される。第1コイルの第1隣接部分や第2コイルの第2隣接部分の周囲にも磁束が形成される。第1隣接部分および第2隣接部分は、隣り合うように配置されている。第1隣接部分および第2隣接部分の周囲に形成される磁束は、第1隣接部分および第2隣接部分を跨ぐように形成される。
第1隣接部分および第2隣接部分を跨ぐように流れる磁束の実効半径は、第1離間部分または第2離間部分の周囲を取り囲むように流れる磁束の実効半径よりも大きい。
第1隣接部分および第2隣接部分を跨ぐように流れる磁束は、上方に膨らみやすい。その結果、送電装置の上方に配置される受電装置に達しやすくなる。
上記の送電装置においては、第1隣接部分は第1離間部分よりも上方に位置しており、第2隣接部分は第2離間部分よりも上方に位置している。
第1隣接部分および第2隣接部分は、第1離間部分および第2離間部分よりも受電装置に近く、第1隣接部分および第2隣接部分を跨ぐように形成された磁束が送電装置からの磁束が受電装置に達しやすくなる。このため、送電装置と受電装置との間の結合係数を高くすることができる。
送電装置と受電装置との間の結合係数を向上させることができるので、第1コイルおよび第2コイルを小型化しても、受電装置に良好に送電することができ、送電装置の小型化を図ることができる。
本開示に係る送電装置および受電装置によれば、結合係数の向上を図ることができると共に、装置の小型化を図ることができる。
非接触充電システム1を模式的に示す模式図である。 非接触充電システム1を模式的に示すブロック図である。 送電装置3を示す分解斜視図である。 送電コイル23およびフェライト板35を模式的に示す斜視図である。 第1コイル50を模式的に示す斜視図である。 第2コイル51を示す斜視図である。 図4のVII−VII線における断面図である。 送電コイル23を示す平面図である。 受電装置4を示す分解斜視図である。 受電コイル16を模式的に示す斜視図である。 第3コイル112を模式的に示す斜視図である。 第4コイル113を模式的に示す斜視図である。 受電コイル16およびフェライト板104を示す断面図である。 送電装置3から受電装置4に電力を送電しているときの様子を模式的に示す断面図である。 電力送電・受電時において、送電装置3および受電装置4の磁束分布を示すシミュレーション結果である。 比較例に係る受電コイル16Aおよび送電コイル23Aを示す断面図である。 本実施の形態2に係る送電装置3Bの一部を示す斜視図である。 フェライト板35Bを模式的に示す斜視図である。 受電装置4Bの受電コイル16およびフェライト板を示す斜視図である。 フェライト板104Bを模式的に示す斜視図である。 送電装置3Bから受電装置4Bに電力を送電している状態を模式的に示す断面図である。 フェライト板の第1変形例を示す断面図である。 フェライト板の第2変形例を示す断面図である。 送電装置3Cの送電コイル23を示す平面図である。 送電装置3Cの送電コイル23を示す斜視図である。 受電装置4Cの受電コイル16を示す平面図である。 受電装置4Cの受電コイル16を示す斜視図である。 図26におけるXXVIII−XXVIII線における断面図である。 図26におけるXXIX−XXIX線における断面図である。
図1から図29を用いて、本実施の形態1〜3に係る送電装置および受電装置について説明する。図1から図29に示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する場合がある。
(実施の形態1)
図1は、非接触充電システム1を模式的に示す模式図である。非接触充電システム1は、送電装置3と、車両2と、電源7と、変換器20とを備える。
電源7は、変換器20に接続されている。変換器20は、インバータおよびコンバータを含む。
車両2は、受電装置4と、蓄電装置5とを含む。この図1に示す例においては、蓄電装置5は、車両2のフロアパネル6の下面に設けられている。受電装置4は、蓄電装置5の下面に設けられている。
受電装置4は、共振器11と、機器10とを含む。共振器11は、受電コイル16およびキャパシタ17を含む。キャパシタ17は受電コイル16に直列に接続されており、キャパシタ17および受電コイル16によってLC共振器が形成されている。共振器11のQ値は、100以上である。機器10は、整流器12と、フィルタ14とを含む。整流器12は共振器11に接続されており、フィルタ14は、整流器12および蓄電装置5に接続されている。蓄電装置5は、バッテリやキャパシタであり、充放電可能な機器である。
送電装置3は、共振器21と、フィルタ24とを含む。共振器21は、送電コイル23およびキャパシタ22を含む。キャパシタ22は、送電コイル23に直列に接続されており、キャパシタ22および送電コイル23によってLC共振器が形成されている。共振器21のQ値は、100以上である。
フィルタ24は、共振器21および変換器20に接続されている。フィルタ24は、複数のコイルおよびキャパシタを含む。変換器20は、電源7およびフィルタ24に接続されている。
上記のように構成された非接触充電システム1において、送電装置3から受電装置4に非接触で電力を送電する際について説明する。変換器20は、電源7から供給される交流電力の周波数および電圧を調整して、フィルタ24に供給する。
フィルタ24は、変換器20から供給された交流電力からノイズを除去して、共振器21に供給する。共振器21に交流電力が供給されると、送電コイル23の周囲に電磁界が形成される。送電コイル23に供給される交流電力の周波数は、たとえば、数十kHz〜百数十kHz程度である。好ましくは、70kHz以上100kHz以下程度である。
受電コイル16は、送電コイル23の周囲に形成された電磁界から電力を受電する。受電時に受電コイル16に流れる交流電流の周波数は、たとえば、数十kHz〜百数十kHz程度である。具体的には、70kHz以上100kHz以下程度である。整流器12は、共振器11から供給された交流電力を直流電力に変換してフィルタ14に供給する。フィルタ14は、整流器12から供給された直流電力からノイズを除去して蓄電装置5に供給する。
次に、送電装置3の構成について、図3などを用いて、説明する。
図3は、送電装置3を示す分解斜視図である。送電装置3は、ケース30と、基板33と、金属板34と、フェライト板35と、フィルタ24と、キャパシタ22と、送電コイル23とを備える。
フィルタ24と、基板33と、キャパシタ22と、金属板34と、フェライト板35と、送電コイル23とは、ケース30内に収容されている。
ケース30は、アッパーカバー31およびアンダーカバー32を含む。アッパーカバー31は送電装置3の上面側に配置されており、アッパーカバー31は樹脂によって形成されている。アッパーカバー31は、上壁37と側壁36とを含む。側壁36は、上壁37の外周縁部から下方に向けて延びるように形成されている。
アンダーカバー32は、地面側に配置されている。アンダーカバー32は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属によって形成されている。
アンダーカバー32は、底壁41と、側壁40とを含む。側壁40は、底壁41の外周縁部から上方に延びるように形成されている。
基板33は、底壁41の上面側に配置される。基板33は板状に形成されており、基板33は、下面42および上面43を含む。
フィルタ24は、基板33の下面42側に配置されている。キャパシタ22は、上面43に配置されている。
金属板34は、基板33の上面43側に配置されている。金属板34は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属材料によって形成されている。金属板34は、板状に形成されており、金属板34は下面44および上面45を含む。
フェライト板35は、金属板34の上面45に配置されている。フェライト板35は、分割フェライト板46および分割フェライト板47を含む。分割フェライト板46および分割フェライト板47は、送電装置3上に停車する車両2の前後方向に配列するように設けられている。
分割フェライト板46,47は板状に形成されている。分割フェライト板46は、上面61および下面60を含む。分割フェライト板47は、下面62および上面63を含む。
送電コイル23は、第1コイル50および第2コイル51を含む。第1コイル50および第2コイル51は、送電装置3上に停車する車両2の前後方向に配列するように配置されている。第1コイル50は、上下方向に延びる巻回軸O1の周囲を取り囲むように形成されている。第2コイル51は、上下方向に延びる巻回軸O2の周囲を取り囲むように形成されている。
第1コイル50および第2コイル51は、渦巻き型の平板コイルである。なお、第1コイル50および第2コイル51は略長方形形状に形成されているが、第1コイル50および第2コイル51の形状としては、各種の形状を採用することができる。
図4は、送電コイル23およびフェライト板35を模式的に示す斜視図である。第1コイル50は、分割フェライト板46の上面61に配置されている。第2コイル51は分割フェライト板47の上面63に配置されている。送電コイル23は、第1コイル50および第2コイル51を接続する接続配線53を含む。
図5は、第1コイル50を模式的に示す斜視図である。図4および図5において、第1コイル50は、隣接部分71と、離間部分72と、接続部分73と、接続部分74と、内周端部75と、外周端部77と、引出線76とを含む。
隣接部分71は、第2コイル51と隣り合う部分である。離間部分72は、巻回軸O1に対して隣接部分71と反対側に位置する部分である。接続部分73は、隣接部分71の一端と離間部分72の一端とを接続する。接続部分74は、隣接部分71の他端と離間部分72の他端とを接続する。
隣接部分71の一端は、接続部分73の端部から上方に延びるように形成されている。隣接部分71の他端は接続部分74の端部から上方に延びるように形成されている。そして、隣接部分71は、隣接部分71の一端から他端に直線状に延びている。図5などに示す例においては、隣接部分71および離間部分72は車両2の左右方向に延びるように形成されている。接続部分73,74も直線状に形成されており、接続部分73,74は、車両2の前後方向に延びるように形成されている。
離間部分72と、接続部分73,74は、分割フェライト板46の上面61に配置されている。このように、隣接部分71は、離間部分72よりも上方に位置している。具体的には、隣接部分71は、離間部分72および接続部分73,74よりも上方に位置している。
内周端部75は、第1コイル50の内周に位置しており、外周端部77は、第1コイル50の外周に位置している。引出線76は内周端部75に接続されており、接続配線53は外周端部77に接続されている。
上記のように構成された第1コイル50は、巻回軸O1の周囲を取り囲むようにコイル線70を巻回することで形成されている。具体的には、外周端部77から内周端部75に向かうにつれて、一巻き毎に、巻回軸O1との距離が短くなるように形成されている。
そして、外周端部77から内周端部75に向かうにつれて、第1コイル50は、左回転方向(反時計回り方向)に延びる。
なお、内周端部75に接続された引出線76は、隣接部分71と、分割フェライト板46との間の隙間を通って、外部に引き出されている。
図6は、第2コイル51を示す斜視図である。第2コイル51は、隣接部分81と、離間部分82と、接続部分83と、接続部分84と、内周端部85と、外周端部87と、引出部分86とを含む。
隣接部分81は、第1コイル50と隣り合う部分である。具体的には、隣接部分81は、第1コイル50の隣接部分71と隣り合う部分である。離間部分82は、巻回軸O2に対して隣接部分81と反対側に位置する部分である。接続部分83は、隣接部分81の一端および離間部分82の一端を接続する。接続部分84は、隣接部分81の他端と離間部分82の他端を接続する。
隣接部分81の一端は、接続部分83の端部から上方に延びるように形成されている。隣接部分81の他端は接続部分84の端部から上方に延びるように形成されている。そして、隣接部分81は隣接部分81の一端から他端に直線状に延びている。隣接部分81および隣接部分71は、互いに同じ方向に延びるように形成されている。
図6などに示す例においては、隣接部分81および離間部分82は、車両2の左右方向に延びるように形成されている。接続部分83,84も直線状に形成されており、接続部分83,84は、車両2の前後方向に延びるように形成されている。
離間部分82と、接続部分83,84は、分割フェライト板47の上面63に配置されている。このように、隣接部分81は、離間部分82よりも上方に位置している。具体的には、隣接部分81は、離間部分82および接続部分83,84よりも上方に位置している。
内周端部85は第2コイル51の内周に位置しており、外周端部87は第2コイル51の外周に位置している。
上記のように構成された第2コイル51は、巻回軸O2の周囲を取り囲むように、コイル線80を巻回することで形成されている。具体的には、外周端部87から内周端部85に向かうにつれて、一巻き毎に、巻回軸O2との距離が短くなるように形成されている。
そして、外周端部87から内周端部85に向かうにつれて右回転方向(時計回り方向)に延びる。
なお、引出部分86は、外周端部87に接続されている。接続配線53は、内周端部85に接続されている。
図7は、図4のVII−VII線における断面図である。第1コイル50の隣接部分71は、離間部分72の上端よりも上方に位置している。同様に、第2コイル51の隣接部分81は、離間部分82の上端よりも上方に位置している。
図8は、送電コイル23を示す平面図である。第2コイル51の引出部分86はキャパシタ22に接続されており、引出線76はフィルタ24に接続されている。
送電時に、送電コイル23に流れる交流電流の周波数は、70kHz以上100kHz以下程度である。このような周波数の交流電流の波長は、数百mとなる。その一方で、送電コイル23を構成するコイル線70,80および接続配線53の各長さの合計は、数mから十数m程度である。
送電コイル23内において、電流の位相差は殆どない状態である。このため、たとえば、引出部分86において、電流方向Aに電流が流れるときには、引出線76において、電流方向Aに電流が流れる。
引出部分86において電流方向Aに電流が流れると、第2コイル51内を流れる交流電流が巻回軸O2の周囲を巻回するように流れる電流方向(第2電流方向)は、右回転方向(時計回り方向)である。その一方で、第1コイル50内を流れる交流電流が巻回軸O2の周囲を巻回するように流れる電流方向(第1電流方向)は、左回転方向(反時計回り方向)である。
また、引出部分86において、電流方向Bに電流が流れる際には、第2コイル51内を流れる交流電流が巻回軸O2の周囲を巻回するように流れる電流方向(第2電流方向)は、左回転方向(反時計回り方向)である。その一方で、第1コイル50内を流れる交流電流が巻回軸O2の周囲を巻回するように流れる電流方向(第1電流方向)は、右回転方向(時計回り方向)である。
このように、本実施の形態1に係る送電コイル23は、送電時において、第1コイル50に流れる電流が巻回軸O1を巻回するように流れる電流方向と、第2コイル51を流れる電流が巻回軸O2を巻回するように流れる電流方向とは、反対方向となるように形成されている。
次に、図9などを用いて、受電装置4の構成について説明する。図9は、受電装置4を示す分解斜視図である。
受電装置4は、ケース100と、受電コイル16と、フェライト板104と、金属板105と、キャパシタ17と、フィルタ14と、基板106と、整流器12とを備える。
受電コイル16と、フェライト板104と、金属板105と、フィルタ14と、基板106と、キャパシタ17と、整流器12とは、ケース100内に収容されている。
ケース100は、アッパカバー101と、アンダーカバー102とを含む。アッパカバー101およびアンダーカバー102は、樹脂によって形成されている。
アッパカバー101は、上壁108と、側壁107とを含む。側壁107は、上壁108の外周縁部から下方に延びるように形成されている。
アンダーカバー102は、底壁111と、側壁110とを含む。側壁110は、底壁111の外周縁部から上方に延びるように形成されている。
受電コイル16は、底壁111の上面に配置されている。受電コイル16は、第3コイル112と、第4コイル113とを含む。第3コイル112は、上下方向に延びる巻回軸O3の周囲を取り囲むように形成されている。第4コイル113は、上下方向に延びる巻回軸O4の周囲を取り囲むように形成されている。第3コイル112および第4コイル113は、車両2の前後方向に配列するように配置されている。
第3コイル112および第4コイル113は、渦巻き型の平板コイルである。なお、第3コイル112および第4コイル113は、略長方形形状に形成されいるが、第3コイル112および第4コイル113の形状としては、各種形状を採用することができる。
受電コイル16の上面側には、フェライト板104が配置されている。フェライト板104は、分割フェライト板114と分割フェライト板115とを含む。
分割フェライト板114,115は、車両2の前後方向に配列するように配置されている。分割フェライト板114,115は板状に形成されている。分割フェライト板114は、下面120および上面121を含む。分割フェライト板11は、下面123と、上面124とを含む。
第3コイル112は、分割フェライト板114の下面120に配置されている。第4コイル113は、分割フェライト板115の下面123に配置されている。
金属板105は、フェライト板104の上面側に配置されている。金属板105は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属材料によって形成されている。金属板105は、板状に形成されており、金属板105は、下面125および上面126を含む。
基板106は、金属板105の上面126側に配置されている。基板106は、板状に形成されており、基板106は、下面128および上面129を含む。フィルタ14およびキャパシタ17は、基板106の下面128に配置されている。フィルタ14は、キャパシタ130と、コイル131とを含み、キャパシタ130およびコイル131は基板106の下面128に配置されている。整流器12は、基板106の上面129に配置されている。
アッパカバー101は、基板106の上面129側に配置されている。アッパカバー101は、図1に示す蓄電装置5の下面に配置されている。
図10は、受電コイル16を模式的に示す斜視図である。受電コイル16は、第3コイル112および第4コイル113を接続する接続配線116を含む。
図11は、第3コイル112を模式的に示す斜視図である。図10および図11に示すように、第3コイル112は、隣接部分141と、離間部分142と、接続部分143と、接続部分144と、内周端部145と、外周端部147と、引出線146とを含む。
隣接部分141は、第4コイル113と隣り合う部分である。離間部分142は、巻回軸O3に対して、隣接部分141と反対側に位置する部分である。接続部分143は、隣接部分141の一端と、離間部分142の一端とを接続する。接続部分144は、隣接部分141の他端と、離間部分142の他端を接続する。
隣接部分141の一端は、接続部分143の端部から下方に延びるように形成されている。隣接部分141の他端は、接続部分144の端部から下方に延びるように形成されている。隣接部分141は、一端から他端に直線状に延びるように形成されている。
図11などに示す例においては、隣接部分141および離間部分142は、車両の左右方向に延びるように形成されている。接続部分143,144は、車両2の前後方向に延びるように形成されている。
隣接部分141は、離間部分142よりも下方に位置している。なお、離間部分142と、接続部分144,143は、分割フェライト板114の下面120に配置されている。
内周端部145は、第3コイル112の内周に位置しており、外周端部147は、第3コイル112の外周に位置している。引出線146は、内周端部145に接続されており、引出線146は、隣接部分141と分割フェライト板114との間から外部に引き出されている。接続配線116は、外周端部147に接続されている。
上記のように構成された第3コイル112は、巻回軸O3の周囲をコイル線140を巻回することで形成されている。具体的には、外周端部147から内周端部145に向かうにつれて、一巻き毎に、巻回軸O3に近づくように形成されている。
そして、外周端部147から内周端部145に向かうにつれて、コイル線140は、巻回軸O3の周囲を左回転方向(反時計回り)に延びるように形成されている。
図12は、第4コイル113を模式的に示す斜視図である。第4コイル113は、隣接部分151と、離間部分152と、接続部分153と、接続部分154と、内周端部155と、外周端部158と、引出線156とを含む。
隣接部分151は、第3コイル112と隣り合う部分である。具体的には、第3コイル112の隣接部分141と隣り合う部分である。離間部分152は、巻回軸O4に対して、隣接部分151と反対側に位置する部分である。接続部分153は、隣接部分151の一端と離間部分152の一端とを接続する。接続部分153は、隣接部分151の他端と、離間部分152の他端とを接続する。
隣接部分151の一端は、接続部分153の端部から下方に延びるように形成されている。隣接部分151の他端は、接続部分154の端部から下方に延びるように形成されている。隣接部分151は、離間部分152よりも下方に位置している。
上記のように構成された第4コイル113は、外周端部158から内周端部155に向かうにつれて、巻回軸O4の周囲を右回転方向(時計回り方向)に延びるように形成されている。
図13は、受電コイル16およびフェライト板104を示す断面図である。第3コイル112において、隣接部分141は、離間部分142の下端部よりも下方に位置している。第4コイル113において、隣接部分151は、離間部分152よりも下方に位置している。
上記のように構成された受電装置4が送電装置3から電力を受電すると、受電コイル16に交流電流が流れる。
図10において、第3コイル112のコイル線の長さと、第4コイル113のコイル線の長さと、接続配線116の長さとの合計長さは、数mから十数m程度である。
その一方で、受電コイル16が受電する交流電流の周波数は、数十kHz〜百数十kHz程度であり、電流の波長は、数百m程度になる。
このため、第4コイル113の引出線156に電流方向Cの電流が流れる際には、第3コイル112の引出線146に電流方向Cの電流が流れる。
図12において、引出線156に電流方向Cの電流が流れると、第4コイル113内を流れる電流が巻回軸O4の周囲を巻回する電流方向(第4電流方向)は、右回転方向(反時計回り方向)である。同様に、第3コイル112内を流れる電流が巻回軸O3の周囲を巻回する電流方向(第3電流方向)は、左回転方向(時計回り方向)である。
このように、受電コイル16においても、受電時に、第3コイル112に流れる電流の電流方向(第3電流方向)と、第4コイル113に流れる電流の電流方向(第4電流方向)とは、反対方向になるように形成されている。
図14は、送電装置3から受電装置4に電力を送電しているときの様子を模式的に示す断面図である。
送電時には、送電コイル23に交流電流が流れる。送電コイル23に交流電流が流れると、第1コイル50および第2コイル51の周囲に磁束が形成される。
たとえば、隣接部分71の近傍に磁束MF1が形成され、離間部分72の周囲には、磁束MF6,MF7が形成される。隣接部分81の周囲の近傍に磁束MF2が形成され、離間部分82の周囲には、磁束MF8,MF9が形成される。
ここで、第1コイル50に流れる電流の電流方向と、第2コイル51に流れる電流の電流方向とは、反対方向である。
このため、隣接部分71の周囲に形成される磁束と、隣接部分81の周囲に形成される磁束は結合しやすい。そのため、隣接部分71および隣接部分81を跨ぐような磁束MF3が形成され易い。
ここで、隣接部分71の内周縁部から隣接部分81の内周縁部までの幅W1は、離間部分72の幅W2や離間部分82の幅W3よりも大きい。
このため、隣接部分71および隣接部分81を跨ぐように形成される磁束の実効半径は、離間部分72,82の周囲を取り囲むように形成された磁束の実効半径よりも長い。
このため、隣接部分71および隣接部分81を跨ぐように形成された磁束は、上方に膨らむように分布しやすい。そのため、磁束MF4や磁束MF5のような磁束が形成され易い。その結果、磁束MF5のように、受電コイル16と鎖交する磁束が発生しやすい。
特に、本実施の形態1に係る送電装置3においては、隣接部分71および隣接部分81が上方に位置している。その結果、隣接部分71および隣接部分81を跨ぐ磁束は、上方に分布しやすく、受電コイル16と鎖交し易い。
このため、本実施の形態1に係る送電装置3によれば、送電装置3および受電装置4の結合係数の向上を図ることができる。
受電コイル16の隣接部分141,151は、離間部分142,152よりも下方に位置している。このため、隣接部分71および隣接部分81を跨ぐように形成された磁束と鎖交しやすい。なお、送電コイル23において、離間部分72,82の幅W2,W3は小さいため、離間部分72の周囲に形成される磁束MF6,MF7は、上方に膨らみ難い。その結果、磁束MF6,MF7のように、離間部分72の周囲に形成される磁束は、離間部分72の周囲を取り囲むように形成される。同様に、離間部分82の周囲に形成される磁束も、離間部分82の周囲を取り囲むように形成される。
送電コイル23からの磁束が受電コイル16と鎖交すると、受電コイル16に交流電流が流れる。受電コイル16に交流電流が流れると、受電コイル16の周囲にも磁束が形成される。
隣接部分141および隣接部分151は、互いに隣り合うように配置されているため、隣接部分141および隣接部分151を跨ぐように磁束が形成される。また、離間部分142の周囲を取り囲むように磁束MF10,MF11が形成されると共に、離間部分152の周囲を取り囲むように磁束MF12、MF13が形成される。
隣接部分141の内周縁部と隣接部分151の内周縁部との間の距離は、離間部分142,152の幅よりも広い。このため、隣接部分141および隣接部分151を跨ぐように形成される磁束は、下方に向けて膨らみやすく送電コイル23と鎖交しやすい。
特に、隣接部分141,151は、離間部分142,152よりも下方に位置しているため、隣接部分141,151を跨ぐように形成された磁束は、送電コイル23と鎖交しやすくなっている。これにより、受電装置4と蓄電装置5との結合係数の向上が図られている。
このように、本実施の形態1に係る受電装置4によれば、送電装置3からの磁束を捕捉しやすく、送電装置3および受電装置4の間の結合係数を向上させることができる。
図15は、電力送電・受電時において、送電装置3および受電装置4の磁束分布を示すシミュレーション結果である。なお、シミュレーションにおいては、JMAG(登録商標)などの電磁界解析ソフトを用いた。この図15からも明らかなように、送電コイル23の隣接部分71,81と、受電コイル16の隣接部分141,151との間で多くの磁束が鎖交していることが分かる。
図16は、比較例に係る受電コイル16Aおよび送電コイル23Aを示す断面図である。送電コイル23Aは、第1コイル50Aおよび第2コイル51Aを含む。第1コイル50Aは、隣接部分71Aと、離間部分72Aとを含み、離間部分72Aおよび隣接部分71Aの位置は、同一平面上に位置している。第2コイル51Aは、隣接部分81Aおよび離間部分82Aを含み、離間部分82Aおよび隣接部分81Aは同一平面上に配置されている。
同様に、受電コイル16Aは、第3コイル112Aおよび第4コイル113Aを含む。第3コイル112Aは、離間部分142Aおよび隣接部分141Aを含み、隣接部分141Aおよび離間部分142Aは、同一平面上に位置している。
第4コイル113Aは、隣接部分151Aおよび離間部分152Aを含み、隣接部分151Aおよび離間部分152Aは、同一平面上に位置している。
上記のように構成された送電コイル23Aから受電コイル16Aに電力を送電する際にも、送電コイル23Aに交流電流が供給される。隣接部分71A,81Aは、図14に示す隣接部分71,81よりも下方に位置している。
このため、隣接部分71A,81Aの周囲に形成される磁束が受電コイル16Aと鎖交し難くなっている。
同様に、受電コイル16Aの隣接部分141A,151Aは、受電コイル16の隣接部分141,151よりも上方に位置している。このため、受電コイル16Aは、受電コイル16よりも磁束を捕捉し難くなっている。
すなわち、本実施の形態1に係る送電装置3および受電装置4は、比較例に係る送電装置3Aおよび受電装置4Aよりも結合係数の向上を図ることができることが分かる。
送電装置3は、送電装置3Aよりも結合係数の向上を図ることができるので、送電装置3の送電コイル23の大きさを、送電装置3Aの送電コイル23Aの大きさよりも小さく形成することができる。これにより、送電装置3の体格の大きさを送電装置3Aの体格の大きさよりも小さく抑えることができる。
同様に、本実施の形態1に係る受電装置4によれば、受電コイル16の大きさを受電コイル16Aよりも小さく抑えることができ、受電装置4の体格を受電装置4Aの体格よりも小さく抑えることができる。
(実施の形態2)
図17など用いて、実施の形態2に係る送電装置3Bおよび受電装置4Bについて説明する。
図17は、本実施の形態2に係る送電装置3Bの一部を示す斜視図である。送電装置3Bは、送電コイル23と、フェライト板35Bとを含む。
本実施の形態2に係る送電装置3Bの送電コイル23は、実施の形態1の送電コイル23と同じ形状である。
図18は、フェライト板35Bを模式的に示す斜視図である。フェライト板35Bは、分割フェライト板46Bと、分割フェライト板47Bとを含む。分割フェライト板46Bは、板部200と、突出部201とを含む。板部200は、平板状に形成されている。
突出部201は、板部200の上面に形成されている。突出部201は、分割突出部202と、分割突出部203とを含む。分割突出部202,203は、板部200の上面から上方に突出するように形成されている。分割突出部202と、分割突出部203との間には隙間が形成されている。
図17および図18に示すように、第1コイル50は、フェライト板35Bの上面61に配置されている。離間部分72と、接続部分73,74は、板部200の上面に配置されている。隣接部分71は、突出部201の上面に配置されている。具体的には、隣接部分71は、分割突出部202および分割突出部203の上面上に配置されている。なお、引出線76は、分割突出部202および分割突出部203の間の隙間を通るように配置されている。
分割フェライト板46Bにおいて、離間部分72と対向する部分(第1対向部分)は、板部200の上面である。隣接部分71と対向する部分(第2対向部分)は、分割突出部202,203と、板部200のうち分割突出部202および分割突出部203の間に位置する部分である。
図18からも明らかなように、分割フェライト板46Bのうち隣接部分71と対向する部分の少なくとも一部は、分割フェライト板46Bのうち離間部分72と対向する部分よりも厚く形成されている。具体的には、フェライト板35Bのうち突出部201が位置する部分の厚さは、板部200の厚さよりも厚い。
第2コイル51は、分割フェライト板47Bの上面63に配置されている。分割フェライト板47Bは、板部210と、突出部211とを含む。板部210は、平板状に形成されている。突出部211は、板部210の上面に形成されている。突出部211は、分割突出部212と、分割突出部213とを含む。分割突出部212と分割突出部213との間にも隙間が形成されている。接続配線53は、この隙間を通るように配置されている。
隣接部分81は、突出部211の上面に配置されており、具体的には、隣接部分81は、突出部211の上面に配置されており、離間部分82と、接続部分83,84は、板部210の上面に配置されている。
図18からも明らかなように、分割フェライト板47Bのうち、隣接部分81と対向する部分の少なくとも一部は、分割フェライト板47Bのうち離間部分82と対向する部分よりも厚く形成されている。
図19は、受電装置4Bの受電コイル16およびフェライト板104Bを示す斜視図である。図20は、フェライト板104Bを示す斜視図である。フェライト板104Bは、分割フェライト板114Bおよび分割フェライト板115Bを含む。
分割フェライト板114Bは、板部220と、突出部221とを含む。突出部221は、板部220の下面に形成されている。突出部221は、分割突出部222と、分割突出部223とを含む。分割突出部222および分割突出部223の間には、接続配線116が配置される隙間が形成されている。
第3コイル112の隣接部分141は、突出部221の下面に配置されている。離間部分142と、接続部分143,144は、板部220の下面に配置されている。
図20から明らかなように、分割フェライト板114Bのうち、隣接部分141と対向する部分の少なくとも一部の厚さは、離間部分142と対向する部分の厚さよりも厚い。
分割フェライト板115Bは、板部230と、突出部231とを含む。突出部231は、板部230の下面に形成されており、板部230の下面から下方に突出するように形成されている。
突出部231は、分割突出部232と、分割突出部233とを含む。分割突出部232と、分割突出部233との間には、接続配線116が通る隙間が形成されている。
第4コイル113の隣接部分151は、突出部231の下面に配置されている。離間部分152と、接続部分153,154とは、板部230の下面に配置されている。
分割フェライト板115Bにおいて、隣接部分151と対向する部分の少なくとも一部の厚さは、離間部分152と対向する部分の厚さよりも厚い。
図21は、送電装置3Bから受電装置4Bに電力を送電している状態を模式的に示す断面図である。隣接部分71の周囲に形成される磁束と、隣接部分81の周囲に形成される磁束は、結合しやすい。このため、隣接部分71を電流が流れることで隣接部分71の周囲に形成される磁束の大部分と、隣接部分81を流れることで隣接部分81の周囲に形成される磁束の大部分とは、隣接部分71および隣接部分81を跨ぐように形成されている。
隣接部分71および隣接部分81を跨ぐように流れる磁束の磁束量は、離間部分72の周囲に形成される磁束の磁束量よりも多い。同様に、隣接部分71および隣接部分81を跨ぐように流れる磁束の磁束量は、離間部分82の周囲に形成される磁束の磁束量よりも多い。
隣接部分71および隣接部分81を跨ぐように流れる磁束は、フェライト板35Bのうち隣接部分71,81と対向する部分を通る。また、フェライト板35Bのうち、隣接部分71と対向する部分には、隣接部分71のみの周囲を取り囲むように流れる磁束も流れる。フェライト板35Bのうち、隣接部分81と対向する部分には、隣接部分81のみの周囲を取り囲むように流れる磁束も流れる。
離間部分72,82の周囲に形成される磁束は、フェライト板35Bのうち、離間部分72,82と対向する部分を流れる。
このため、フェライト板35Bのうち、隣接部分71,81と対向する部分を流れる磁束の磁束量は、離間部分72,82と対向する部分を流れる磁束の磁束量よりも多い。
本実施の形態2に係る送電装置3Bにおいては、フェライト板35Bのうち隣接部分71,81と対向する部分の厚さは、離間部分72,82と対向する部分の厚さよりも厚い。
このため、フェライト板35B内において、局所的に温度が高くなることを抑制することができる。
図16に示す比較例の送電装置3Aにおいては、フェライト板35は平板状に形成されている。このため、フェライト板35のうち、隣接部分71A,81Aと対向する部分の厚さと、離間部分72A,82Aと対向する部分の厚さとは、同じである。
その一方で、フェライト板35のうち、隣接部分71A,81Aと対向する部分を流れる磁束の磁束量は、離間部分72A,82Aと対向する部分を流れる磁束の磁束量よりも多い。
そのため、フェライト板35のうち、隣接部分71A,81Aと対向する部分の温度は、離間部分72A,82Aと対向する部分の温度よりも高くなる。
その結果、隣接部分71A,81Aと対向する部分の膨張量は、離間部分72A,82Aと対向する部分の膨張量よりも大きい。その結果、隣接部分71,81と対向する部分に熱応力が発生する。
一般に、フェライト内の内部応力が大きくなると、磁気抵抗が大きくなる。磁気抵抗が大きくなると、磁束が通った際に生じる発熱量も大きくなる。
このため、フェライト板35のうち、隣接部分71A,81Aと対向する部分の温度が高温になり易い。
その一方で、本実施の形態2に係る送電装置3Bにおいては、上記のような弊害が生じることを抑制することができる。
図21において、受電装置4Bは、送電装置3Bから電力を受電する。この際、受電コイル16に交流電流が生じ、受電コイル16の周囲に磁束が形成される。
受電コイル16においても、隣接部分141の周囲に形成される磁束の部分と、隣接部分151の周囲に形成される磁束の大部分とが合流して、隣接部分141および隣接部分151を跨ぐように流れる。
隣接部分141および隣接部分151を跨ぐように流れる磁束の磁束量は、離間部分142,152の周囲に形成される磁束量よりも多い。
このため、フェライト板104Bのうち、隣接部分141,151と対向する部分を流れる磁束の磁束量は、離間部分142,152と対向する部分を流れる磁束の磁束量よりも多い。フェライト板104Bのうち、隣接部分141,151と対向する部分の厚さは、離間部分142,152と対向する部分の厚さよりも厚い。
このため、フェライト板104Bにおいても、局所的に温度が高くなることを抑制することができる。
上記実施の形態1,2において、フェライト板35,35Bは、分割フェライト板46,46Bと、分割フェライト板47,47Bとに分割されているが、分割フェライト板46,46Bと、分割フェライト板47,47Bとを一体化してもよい。
図22は、フェライト板の第1変形例を示す断面図である。フェライト板250は、板部252と、突出部251とを含む。突出部251の上面には、送電コイル23の隣接部分71,81が配置される。
このフェライト板250においては、隣接部分71および隣接部分81を跨ぐように流れる磁束が空気中を通る距離を短くすることができる。このため、隣接部分71および隣接部分81を跨ぐように流れる磁束の磁束量を増やすことができる。これにより、受電装置4と送電装置3との結合係数を向上させることができる。
なお、フェライト板250の構成は、受電装置4のフェライト板にも適用することができる。
図23は、フェライト板の第2変形例を示す断面図である。フェライト板250Aは、板部252Aと、突出部253Aとを含む。突出部253Aは、板部252Aの上面から突出すると共に、下方に向けて突出するように形成されている。
さらに、突出部253Aは、突出部253Aの幅方向の中央部に向かうにつれて、厚さが厚くなるように形成されている。
送電時に、突出部253内に多くの磁束が流れる一方で、突出部253内においても、突出部253の中央部に最も多くの磁束が流れる。
フェライト板250Aにおいては、突出部253Aの幅方向の中央部の厚さを厚くすることで、突出部253A内においても局所的に温度が高くなることを抑制することができる。
(実施の形態3)
図24などを用いて、本実施の形態3に係る送電装置3Cおよび受電装置4Cについて説明する。
図24は、送電装置3Cの送電コイル23Cを示す平面図であり、図25は送電装置3Cの送電コイル23Cを示す斜視図である。送電コイル23Cは、第1コイル50と、第2コイル51とを含む。第1コイル50は、隣接部分71と、離間部分72と、接続部分73,74とを含む。
隣接部分71は、退避部78を含む。退避部78は、第2コイル51の隣接部分81から離れるように形成されている。
退避部78は、隣接部分71の延びる方向において、隣接部分71の中央部に形成されている。この図24および図25に示す例においては、隣接部分71は、隣接部分71の端部から中央部に向かうにつれて、第2コイル51から離れるように形成されている。
第2コイル51の隣接部分81も退避部88を含む。退避部88は、第1コイル50から離れるように形成されている。退避部88は、隣接部分81の延びる方向において、隣接部分81の中央部に形成されている。
図24および図25に示す例においては、隣接部分81は、隣接部分81の端部から中央部に向かにつれて、第1コイル50から離れるように形成されている。なお、退避部88と、退避部78とは互いに対向するように形成されている。
図26は、受電装置4Cの受電コイル16Cを示す平面図であり、図27は、受電装置4Cの受電コイル16Cを示す斜視図である。
図26および図27において、第3コイル112は、隣接部分141を含む。隣接部分141は、退避部148を含む。退避部148は、第4コイル113の隣接部分11から離れるように形成されている。
退避部148は、隣接部分141の延びる方向において、隣接部分141の中央部に形成されている。隣接部分141は、隣接部分141の端部から中央部に向かうにつれて、第4コイル113から離れるように形成されている。
第4コイル113は、隣接部分151を含む。隣接部分151は、退避部159を含む。退避部159は、第3コイル112の隣接部分141から離れるように形成されている。退避部159は、隣接部分151の延びる方向において、隣接部分151の中央部に形成されている。隣接部分151は、隣接部分151の端部から中央部に向かうにつれて、隣接部分141から離れるように形成されている。なお、退避部148と、退避部159とは互いに対向するように形成されている。
図28は、図26におけるXXVIII−XXVIII線における断面図であり、図29は、図26におけるXXIX−XXIX線における断面図である。
図28および図29に示すように、本実施の形態3に係る送電装置3Cおよび受電装置4Cは、実施の形態2に係るフェライト板35Bおよびフェライト板104Bを含む。そして、図28および図29に示すように、隣接部分71および隣接部分81の間の距離は、退避部78および退避部88の間において最も長くなる。
このため、フェライト板35Bのうち退避部78および退避部88と対向する部分を通る磁束量を低減することができ、突出部201,211の温度が高くなることを抑制することができる。
隣接部分141および隣接部分151の間の距離は、退避部148および退避部159の間において最も長くなる。そのため、退避部148および退避部159を跨ぐ磁束量を減らすことができる。
その結果、フェライト板104Bのうち退避部148および退避部159と対向する部分を通る磁束量が多くなることを抑制することができ、突出部221,231の温度が高くなることを抑制することができる。また、本実施の形態3においては、受電装置4Cおよび送電装置3Cとが正対した状態において、退避部148,159と、退避部78,88とが上下方向に対向する。退避部148,159と、退避部78,88とを通る磁束量が過大になることを抑制することができる。このため、たとえば、送電装置3Cおよび受電装置4Cとが前後方向または左右方向に位置ずれした場合の結合係数(Kmax)と、受電装置4Cおよび送電装置3Cとが正対した場合の結合係数との差が大きくなることを抑制することができる。
上記実施の形態3において、図28および図29に示すように、送電装置3Cにおいて、突出部201,211が形成されたフェライト板を採用することは必須の構成ではなく、突出部201,211が形成されていない板状のフェライト板を採用してもよい。また、板状のフェライト板に図23に示す山形状の突出部253を形成するようにしてもよい。同様に、受電装置4Cにおいて、突出部21,231が形成されたフェライト板104Bを採用することは必須ではなく、突出部21,231が形成されていない板状のフェライト板を採用してもよい。また、板状のフェライト板の上面側に山形状の突出部を形成するようにしてもよい。
上記のように本実施の形態1〜3について説明した。上記実施の形態1〜3において、送電コイル23において、第1コイル50および第2コイル51を直列に接続した例について説明したが、第1コイル50をフィルタ24およびキャパシタ22に接続すると共に、第2コイル51をフィルタ24およびキャパシタ22に接続するようにしてもよい。
上記のように第1コイル50および第2コイル51を接続したとしても、送電時において、第1コイル50を流れる電流の電流方向と、第2コイル51を流れる電流の電流方向とは反対方向となるように形成されている。
なお、受電コイル16においても同様に、第3コイル112を整流器12およびキャパシタ17に接続すると共に、第4コイル113を整流器12およびキャパシタ17に接続するようにしてもよい。
上記実施の形態1〜3において、送電コイル23は、隣接部分71および隣接部分81を含み、隣接部分71および隣接部分81のいずれもが、離間部分72および離間部分82よりも上方に位置するように形成されている。その一方で、隣接部分71および隣接部分81の少なくとも一方を離間部分72,82よりも上方に位置するように形成してもよい。
同様に、受電コイル16においても、隣接部分141および隣接部分151の少なくとも一方を離間部分142,152よりも下方に位置するように形成してもよい。
上記実施の形態1〜3においては、第3コイル112および第4コイル113は、車両2の前後方向に配列するように配置されている。その一方で、第3コイル112および第4コイル113が車両2の幅方向に配列するように配置してもよい。同様に、上記実施の形態1〜3においては、第1コイル50および第2コイル51は、停車する車両2の前後方向に配列するように配置されている。その一方で、第1コイル50および第2コイル51を停車する車両2の幅方向に配列するように配置してもよい。
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。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて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。
1 非接触充電システム、2 車両、3,3A,3B,3C 送電装置、4,4A,4B,4C 受電装置、5 蓄電装置、6 フロアパネル、7 電源、10 機器、11,21 共振器、12 整流器、14,24 フィルタ、16,16A,16C 受電コイル、17,22,130 キャパシタ、20 変換器、23,23A,23C 送電コイル、30,100 ケース、31 アッパーカバー、32,102 アンダーカバー、33,106 基板、34,105 金属板、35,35B,104,104B,250,250A フェライト板、36,40,107,110 側壁、37,108 上壁、41,111 底壁、42,44,60,62,120,123,125,128 下面、43,45,61,63,121,124,126,129 上面、46,46B,47,47B,114,114B,115,115B 分割フェライト板、50,50A 第1コイル、51,51A 第2コイル、53,116 接続配線、70,80,140 コイル線、71,71A,81,81A,141,141A,151,151A 隣接部分、72,72A,82,82A,142,142A,152,152A 離間部分、73,74,83,84,143,144,153,154 接続部分、75,85,145,155 内周端部、76,146,156 引出線、77,87,147,158 外周端部、78,88,148,159 退避部、86 引出部分、101 アッパカバー、112,112A 第3コイル、113,113A 第4コイル、131 コイル、200,210,220,230,252,252A 板部、201,211,221,231,251,253A,253B 突出部、202,203,212,213,222,223,232,233 分割突出部。

Claims (8)

  1. 上下方向に延びる第1巻回軸の周囲を取り囲むように形成された第1コイルと、
    上下方向に延びる第2巻回軸の周囲を取り囲むように形成された第2コイルと、
    を備え、
    送電時において前記第1コイルを流れる電流が前記第1巻回軸の周囲を巻回するように流れる電流方向を第1電流方向とし、前記第2コイルを流れる電流が前記第2巻回軸の周囲を巻回するように流れる電流方向を第2電流方向とすると、前記第1電流方向が前記第2電流方向と反対方向となるように、前記第1コイルおよび前記第2コイルは形成されており、
    前記第1コイルは、前記第2コイルと隣り合う第1隣接部分と、前記第1巻回軸に対して前記第1隣接部分と反対側に位置する第1離間部分と、前記第1隣接部分および前記第1離間部分を接続する第1接続部分とを含み、
    前記第1隣接部分の両端は、前記第1接続部分から上方に立ち上がるように形成されており、
    前記第2コイルは、前記第1コイルと隣り合う第2隣接部分と、前記第2巻回軸に対して前記第2隣接部分と反対側に位置する第2離間部分と、前記第2隣接部分および前記第2離間部分を接続する第2接続部分とを含み、
    前記第2隣接部分の両端は、前記第2接続部分から上方に立ち上がるように形成されており、
    前記第1隣接部分は、前記第1離間部分よりも上方に位置している、送電装置。
  2. 前記第1コイルおよび前記第2コイルが配置されるフェライト板をさらに備え、
    前記フェライト板は、前記第1隣接部分と対向する第1対向部分と、前記第1離間部分と対向する第2対向部分とを含み、
    前記第1対向部分の少なくとも一部の厚さは、前記第2対向部分の厚さよりも厚い、請求項1に記載の送電装置。
  3. 前記第1隣接部分の一部は、前記第2隣接部分から離れるように形成された、請求項2に記載の送電装置。
  4. 前記第1隣接部分が延びる方向において、前記第1隣接部分の中央部は前記第1隣接部分の端部よりも、前記第2隣接部分から離れるように形成されており、
    前記第2隣接部分が延びる方向において、前記第2隣接部分の中央部は前記第2隣接部分の端部よりも、前記第1隣接部分から離れるように形成された、請求項3に記載の送電装置。
  5. 上下方向に延びる第3巻回軸の周囲を取り囲むように形成された第3コイルと、
    上下方向に延びる第4巻回軸の周囲を取り囲むように形成された第4コイルと、
    を備え、
    受電時において、前記第3コイルを流れる電流が前記第3巻回軸の周囲を巻回するように流れる電流方向を第3電流方向とし、前記第4コイルを流れる電流が前記第4巻回軸の周囲を巻回するように流れる電流方向と第4電流方向とすると、前記第3電流方向が前記第4電流方向と反対方向となるように、前記第3コイルおよび前記第4コイルは形成されており、
    前記第3コイルは、前記第4コイルと隣り合う第3隣接部分と、前記第3巻回軸に対して前記第3隣接部分と反対側に位置する第3離間部分と、前記第3隣接部分および前記第3離間部分を接続する第3接続部分とを含み、
    前記第3隣接部分の両端は、前記第3接続部分から上方に立ち上がるように形成されており、
    前記第4コイルは、前記第3コイルと隣り合う第4隣接部分と、前記第4巻回軸に対して前記第4隣接部分と反対側に位置する第4離間部分と、前記第4隣接部分および前記第4離間部分を接続する第4接続部分とを含み、
    前記第4隣接部分の両端は、前記第4接続部分から上方に立ち上がるように形成されており、
    前記第3隣接部分は、前記第3離間部分よりも下方に位置している、受電装置。
  6. 前記第3コイルおよび前記第4コイルが配置されるフェライト板をさらに備え、
    前記フェライト板は、前記第3隣接部分と対向する第3対向部分と、前記第3離間部分と対向する第4対向部分とを含み、
    前記第3対向部分の厚さは、前記第4対向部分の厚さよりも厚い、請求項5に記載の受電装置。
  7. 前記第3隣接部分の一部は、前記第4隣接部分から離れるように形成された、請求項5また請求項6に記載の受電装置。
  8. 前記第3隣接部分が延びる方向において、前記第3隣接部分の中央部は前記第3隣接部分の端部よりも、前記第4隣接部分から離れるように形成されており、
    前記第4隣接部分が延びる方向において、前記第4隣接部分の中央部は前記第4隣接部分の端部よりも、前記第3隣接部分から離れるように形成された、請求項7に記載の受電装置。
JP2017130400A 2017-07-03 2017-07-03 送電装置および受電装置 Active JP6825501B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017130400A JP6825501B2 (ja) 2017-07-03 2017-07-03 送電装置および受電装置
US16/023,301 US10763700B2 (en) 2017-07-03 2018-06-29 Power transmission device and power reception device
CN201810707906.5A CN109204019B (zh) 2017-07-03 2018-07-02 送电装置及受电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017130400A JP6825501B2 (ja) 2017-07-03 2017-07-03 送電装置および受電装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019016619A JP2019016619A (ja) 2019-01-31
JP6825501B2 true JP6825501B2 (ja) 2021-02-03

Family

ID=64738422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017130400A Active JP6825501B2 (ja) 2017-07-03 2017-07-03 送電装置および受電装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10763700B2 (ja)
JP (1) JP6825501B2 (ja)
CN (1) CN109204019B (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018203556A1 (de) * 2018-03-08 2019-09-12 Mahle International Gmbh Induktionsladevorrichtung
GB2576874A (en) * 2018-08-24 2020-03-11 Bombardier Primove Gmbh Conductor arrangement, system and methods for an inductive power transfer
JP7233049B2 (ja) * 2019-03-05 2023-03-06 株式会社オートネットワーク技術研究所 給電装置
CN109835201B (zh) * 2019-03-26 2020-09-04 中国矿业大学 一种电动汽车无线充电系统电磁机构及其制作方法
JP2023164001A (ja) * 2022-04-28 2023-11-10 株式会社Soken 非接触電力伝送システム

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7825543B2 (en) 2005-07-12 2010-11-02 Massachusetts Institute Of Technology Wireless energy transfer
WO2008118178A1 (en) 2007-03-27 2008-10-02 Massachusetts Institute Of Technology Wireless energy transfer
CA2615123C (en) 2005-07-12 2014-11-04 Massachusetts Institute Of Technology Wireless non-radiative energy transfer
WO2012150293A1 (de) 2011-05-03 2012-11-08 Scholz Peter-Dominik Anordnung und verfahren zur kontaklosen energieübertragung mit einer kopplungsminimierten matrix aus planaren sendespulen
JP5772535B2 (ja) 2011-11-18 2015-09-02 トヨタ自動車株式会社 電力伝送システム及び車両
JP5668676B2 (ja) 2011-12-15 2015-02-12 トヨタ自動車株式会社 受電装置およびそれを備える車両、送電装置、ならびに電力伝送システム
JP5718830B2 (ja) 2012-01-16 2015-05-13 トヨタ自動車株式会社 車両
JP5825108B2 (ja) 2012-01-16 2015-12-02 トヨタ自動車株式会社 受電装置および送電装置
JP5810944B2 (ja) 2012-01-31 2015-11-11 トヨタ自動車株式会社 車両および電力伝送システム
JP2013208012A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Equos Research Co Ltd アンテナコイルユニット及び磁界共鳴式給電システム
JP6003565B2 (ja) * 2012-11-19 2016-10-05 株式会社デンソー 非接触給電装置
US9676285B2 (en) 2013-05-01 2017-06-13 Qualcomm Incorporated Vehicle charging pad having reduced thickness
US9837204B2 (en) * 2013-12-17 2017-12-05 Qualcomm Incorporated Coil topologies for inductive power transfer
JP6299320B2 (ja) * 2014-03-25 2018-03-28 Tdk株式会社 コイルユニットおよびワイヤレス電力伝送装置
JP6172185B2 (ja) * 2015-03-11 2017-08-02 トヨタ自動車株式会社 受電装置および送電装置
WO2016160681A1 (en) * 2015-03-29 2016-10-06 Sanjaya Maniktala Wireless power transfer using multiple coil arrays

Also Published As

Publication number Publication date
US10763700B2 (en) 2020-09-01
CN109204019B (zh) 2022-01-07
US20190006884A1 (en) 2019-01-03
CN109204019A (zh) 2019-01-15
JP2019016619A (ja) 2019-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6825501B2 (ja) 送電装置および受電装置
US10250071B2 (en) Wireless power supply coil
CN109155535B (zh) 双平面无线功率传输垫
JP6458678B2 (ja) コイルユニット
JP6368770B2 (ja) 磁界を受け取り、磁気誘導により電気エネルギーを生成する電線のコイル及び磁化可能な材料を有する受け取り装置
JP2018510599A (ja) ワイヤレス電力伝達用途における平坦なワイヤレス結合プロファイルのためのクローバーリーフおよびバタフライコイル構造
US20180170192A1 (en) Vehicle and noncontact power transmission and reception system
CN105978168B (zh) 受电装置以及送电装置
JP2019009161A (ja) コイルユニット
CN106449049A (zh) 线圈单元
CN111048276B (zh) 线圈单元
US20150351278A1 (en) Lc filter having a function to cool ac reactor
JP6280984B2 (ja) 磁界を受け取り、磁気誘導により電気エネルギーを生成する受け取り装置
JP2016129164A (ja) 受電装置および送電装置
EP3130503B1 (en) Vehicle
CN106451801B (zh) 受电装置和送电装置
CN106427612A (zh) 车辆
JP6678324B2 (ja) コイル装置、非接触給電装置、及び非接触受電装置
US20180174738A1 (en) Coil unit, power transmission device, and power reception device
JP2016105435A (ja) 受電装置および送電装置
JP2019134139A (ja) コイルユニット
JP2019030155A (ja) コイルユニット
JP6519541B2 (ja) コイルユニット
JP6339524B2 (ja) 送電装置
JP2016059128A (ja) コイルユニット

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190918

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200625

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200721

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200911

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201006

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201126

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201215

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201228

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6825501

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151