(57)【要約】【課題】人や積荷を運搬する受電コイルを搭載した電動車両に磁気エネルギーを媒体とした非接触給電を行う際に、送電コイルと受電コイル間の給電効率の向上を図ると共に送電コイルからの漏れ磁束を抑える。【解決手段】人や積荷を運搬する受電コイルを搭載した電動車両に送電コイルと高周波電源を搭載した車両を受電コイルと送電コイルの給電効率が最大となる位置となるように並走させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電源により送電コイルに高周波電圧を印加することで送電側電気エネルギーを磁気エネルギーに変換する装置と、該磁気エネルギーを受電側電気エネルギーに変換する受電コイルと該受電側電気エネルギーを駆動力に変換して車両を走行させるための受電車両用駆動力変換装置を搭載した受電車両から構成される非接触にて電力を供給する装置において、
前記高周波電源と前記送電コイルを送電車両に搭載し、該送電車両は前記受電車両に並走して前記送電車両の送電コイルから発生する磁気エネルギーを前記受電車両の受電コイルに伝達することで非接触にて電力を供給することを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記送電車両は２本の導電性のレール上を走行し、該２本の導電性レールの一方を＋電極とし他方を−電極とし、前記送電車両に導電性の車輪を搭載させて直流の電気エネルギーを送電側電気エネルギーとして前記送電車両に供給することを特徴とする非接触給電装置。
【請求項３】
上り車線と下り車線を片側２車線以上有する道路において、
前記上り車線と前記下り車線のそれぞれに請求項１および請求項２の送電車両から受電車両へ給電が可能な給電レーンと給電が不可能な非給電レーンと中央分離帯に任意の間隔で前記送電車両が複数台待機でき、上り車線および下り車線から出入りできる待機所を設置し、前記受電車両が前記給電レーンに進入したら、近傍の前記待機所から前記送電車両も給電レーンに進入し、前記受電車両と前記送電車両が並走しながら前記送電車両から前記受電車両に電力を供給し、前記受電車両が非給電レーンに移ったら、前記送電車両は進行方向の近傍で待機スペースがある前記待機所に入り待機することを特徴とする電動車両への走行中非接触給電システム。
【請求項４】
前記受電コイルを光発電素子に、前記送電コイルを発光素子に前記高周波電源を発光素子用電源に置換え、光エネルギーを媒体として非接触にてエネルギーの伝達を行うことを特徴とする請求項１記載の非接触給電装置。
【請求項５】
前記受電コイルを回転体による発電機に、前記送電コイルを送風機またはポンプに、前記高周波電源を送風機またはポンプの電源に置換え、流体による機械エネルギーを媒体として非接触にてエネルギーの伝達を行うことを特徴とする請求項１記載の非接触給電装置。
【請求項６】
前記受電コイルを熱発電素子に、前記送電コイルを発熱体に、前記高周波電源を発熱体の電源に置換え、熱エネルギーを媒体として非接触にてエネルギーの伝達を行うことを特徴とする請求項１記載の非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行する電動車両に対して非接触にて電力を供給する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
走行する電動車両に非接触にて電力を供給する手法として特許文献１では、複数の送電コイルおよび電源を用いた手法が示されており、図２に基づいて従来の技術を説明する。
【０００３】
図２は、路面３の上に複数の送電コイル２１１〜２１３が設置され、受電コイルを搭載した受電車両１１〜１２に非接触にて電力を供給するシステムを示している。
【０００４】
送電コイル２１１〜２１３には各々に高周波電源２２１〜２２３が接続されており、高周波電圧を印加することで各々の送電コイルを励磁し電気エネルギーを磁気エネルギーに変換する。
【０００５】
受電コイル１１１〜１１２は送電コイル２１１〜２１３から発生する磁気エネルギーを電気エネルギーに変換する。
【０００６】
受電車両は受電コイルで変換された電気エネルギーをモータなどにより機械エネルギーに変換し車輪を駆動して走行する電動車両である。
【０００７】
特許文献１では電力の利用率を高めるために、受電車両が送電コイル上を走行する時にのみ高周波電源が送電コイルに電力を供給する。
【０００８】
図２の例では受電車両１１は送電コイル２１１の上を走行しており、受電車両１２は送電コイル２１３の上を走行しているため高周波電源２２１および２２３が送電コイル２１１および２１３に電力を供給する。高周波電源２２２は送電コイル２１２の上を受電車両が走行していないため送電コイル２１２への電力の供給を停止する。
【０００９】
このようにすることで電力の利用率を高めつつ、走行する電動車両に非接触にて電力を供給することができる。
【００１０】
しかしながら、走行する電動車両に非接触にて電力を供給するためには、送電コイルの走行方向の長さは受電コイルの走行方向の長さよりはるかに長くなければならず、送電コイルから漏れ磁束が生じる。
【００１１】
送電コイルからの漏れ磁束に磁界により周辺の通信機器への障害や人体へ悪影響を及ぼす可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平７−６７２０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
解決しようとする問題点は、非接触給電におけるエネルギー伝達の媒体となる磁界による周辺の通信機器への障害や人体への悪影響を抑制するために漏れ磁束を抑制しつつ走行中の電動車両に非接触にて電力を供給することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明によれば、高周波電源により送電コイルに高周波電圧を印加することで送電側電気エネルギーを磁気エネルギーに変換する装置と、該磁気エネルギーを受電側電気エネルギーに変換する受電コイルと該受電側電気エネルギーを駆動力に変換して車両を走行させるための受電車両用駆動力変換装置を搭載した受電車両から構成される非接触にて電力を供給する装置において、
前記高周波電源と前記送電コイルを送電車両に搭載し、該送電車両は前記受電車両に並走して前記送電車両の送電コイルから発生する磁気エネルギーを前記受電車両の受電コイルに伝達することで非接触にて電力を供給することを特徴とする非接触給電装置。
【００１５】
請求項２の発明によれば、請求項１に記載のシステムにおいて、
前記送電車両は２本の導電性のレール上を走行し、該２本の導電性レールの一方を＋電極とし他方を−電極とし、前記送電車両に導電性の車輪を搭載させて直流の電気エネルギーを送電側電気エネルギーとして前記送電車両に供給することを特徴とする非接触給電装置。
【００１６】
請求項３の発明によれば、上り車線と下り車線を片側２車線以上有する道路において、
前記上り車線と前記下り車線のそれぞれに請求項１および請求項２の送電車両から受電車両へ給電が可能な給電レーンと給電が不可能な非給電レーンと中央分離帯に任意の間隔で前記送電車両が複数台待機でき、上り車線および下り車線から出入りできる待機所を設置し、前記受電車両が前記給電レーンに進入したら、近傍の前記待機所から前記送電車両も給電レーンに進入し、前記受電車両と前記送電車両が並走しながら前記送電車両から前記受電車両に電力を供給し、前記受電車両が非給電レーンに移ったら、前記送電車両は進行方向の近傍で待機スペースがある前記待機所に入り待機することを特徴とする電動車両への走行中非接触給電システム。
【００１７】
請求項４の発明によれば、前記受電コイルを光発電素子に、前記送電コイルを発光素子に前記高周波電源を発光素子用電源に置換え、光エネルギーを媒体として非接触にてエネルギーの伝達を行うことを特徴とする請求項１記載の非接触給電装置。
【００１８】
請求項５の発明によれば、前記受電コイルを回転体による発電機に、前記送電コイルを送風機またはポンプに、前記高周波電源を送風機またはポンプの電源に置換え、流体による機械エネルギーを媒体として非接触にてエネルギーの伝達を行うことを特徴とする請求項１記載の非接触給電装置。
【００１９】
請求項６の発明によれば、前記受電コイルを熱発電素子に、前記送電コイルを発熱体に、前記高周波電源を発熱体の電源に置換え、熱エネルギーを媒体として非接触にてエネルギーの伝達を行うことを特徴とする請求項１記載の非接触給電装置。
【発明の効果】
【００２０】
受電車両と送電車両が並走し受電コイルと送電コイルの位置関係を適切に制御することにより、走行中の受電車両に送電車両からの電力を非接触にて給電しつつ、送電車両の送電コイルから発生する漏れ磁束を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施例の構成を示した図である。
【図２】背景技術の構成を示した図である。
【図３】第２の実施例の構成および動作を示した図である。
【図４】第３の構成および動作を示した図である。
【図５】第４の構成および動作を示した図である。
【図６】第５の構成および動作を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
非接触給電におけるエネルギー伝達の媒体となる磁界による他の通信機器への障害や人体への影響を抑制するために漏れ磁束を抑制しつつ、走行中の電動車両に非接触にて電力を供給するという目的を実現した。
（第１の実施例）
【００２３】
図１に本発明の第１の実施例を示し、図１に基づいて本発明の詳細な説明をする。
【００２４】
図1の受電車両１は人物１０９や積荷１１０を運搬する車両であり、受電コイル１０１、受電車両用駆動力変換装置１００、操舵装置１０８を備え、路面３の上を走行する。
【００２５】
受電車両用駆動力変換装置１００は充電器１０２、蓄電装置１０３、受電車両用モータドライバ１０４、受電車両用モータ１０５、受電車両用駆動装置１０６、受電車両用車輪１０７から構成され、受電コイルから得た受電側電気エネルギーを駆動力に変換して受電車両1を走行させる。
【００２６】
送電車両２は受電車両１に電力を送電する車両であり、送電コイル２０１、高周波電源２０２、送電車両用駆動力変換装置２００を備え、路面３の下のレール４の上を走行する。
【００２７】
送電車両用駆動力変換装置２００は送電車両用モータドライバ２０３、送電車両用モータ２０４、送電車両用駆動装置２０５、送電車両用車輪２０６〜２０８から構成され、送電側電気エネルギーを駆動力に変換して送電車両２を走行させる。
【００２８】
受電車両１において、受電コイル１０１は送電コイル２０１から発せられる磁気エネルギーを受け、電気エネルギーに変換する。
【００２９】
充電器１０２は受電コイル１０１が出力する交流電力を整流して直流電力に変換し、電圧を調整して蓄電装置１０３に充電する。
【００３０】
受電車両用モータドライバ１０４は蓄電装置１０３に蓄えられた電気エネルギーを入力として受電車両用モータ１０５を所要のトルクとなるように制御し機械エネルギーを受電車両用駆動装置１０６に与える。
【００３１】
受電車両用駆動装置１０６は受電車両用モータ１０５から出力される機械エネルギーを受電車両用車輪１０７に伝達し、受電車両１に動力を与え路面３上を走行させる。
【００３２】
操舵装置１０８は受電車両１の進行方向を制御する。
【００３３】
送電車両２において送電コイル２０１は高周波電源２０２により高周波電圧が印加され、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換し、受電コイル１０１を介して受電車両１に電力を供給する。
【００３４】
送電車両用モータドライバ２０３は送電車両用モータ２０４を所要のトルクとなるように制御し機械エネルギーを送電車両用駆動装置２０５に与える。
【００３５】
送電車両用駆動装置２０５は送電車両用モータ２０４から出力される機械エネルギーを送電車両用車輪２０８に伝達し、送電車両２に動力を与えレール４上を走行させる。
【００３６】
走行中の受電車両１に送電車両２から電力を給電する場合、受電車両１は送電車両２の進行方向の速度と合うように並走し、受電コイル１０１と送電コイル２０１間の給電効率が最大となる位置関係となるように操舵装置１０８にて受電車両１の左右の位置を、受電車両用モータドライバ１０４にて受電車両１の進行方向の速度を制御する。
【００３７】
また、受電車両１の進行方向の速度に合うように送電車両２を並走させ、受電コイル１０１と送電コイル２０１間の給電効率が最大となる位置関係となるように、送電車両用モータドライバ２０３にて送電車両２の進行方向の速度を制御してもよい。
【００３８】
給電効率が最大となる位置関係を制御するために受電車両１と送電車両２との間の速度情報、電力情報は無線通信にて伝達を行っても良い。
また、受電車両１には複数台の受電コイル１０１を搭載し、複数台の送電車両２にて電力を給電することで大型車両に大電力を給電することも可能である。
【００３９】
また、送電車両２の車輪２０６〜２０7は鉄などの導電性の材料で構成されており、高周波電源２０２および送電車両用モータドライバ２０３への直流電力はレール４１およびレール４２から車輪２０６〜２０7を介して供給される。
【００４０】
レール４１とレール４２は一方が＋電極となり、もう一方が−電極となる。
（第２の実施例）
【００４１】
図３に本発明の第２の実施例を示し、図３に基づいて本発明の詳細な説明をする。
【００４２】
道路５は上り車線５１と下り車線５２および中央分離帯５３により構成され、中央分離帯には送電車両２が待機する待機所６が任意の間隔で複数設置される。
【００４３】
待機所６には複数台の送電車両２が待機できる。
【００４４】
上り車線５１と下り車線５２には中央分離帯５３側に各々給電レーン３１が設けられ、その逆側には複数の非給電レーン３２が設けられる。
【００４５】
給電レーン３１は送電車両２から受電車両１へ非接触で給電可能なレーンで路面３の下には送電車両２が走行するレール４１とレール４２が設けられている。
【００４６】
非給電レーン３２は受電車両１に搭載された蓄電装置１０３のエネルギーを用いて受電車両１が走行するレーンである。
【００４７】
以下に走行している受電車両１へ送電車両２から非接触にて給電するシーケンスを図３のＡ〜Ｈを用いて示す。
【００４８】
上り車線のＡの地点において受電車両１は非給電レーン３２を走行している。
【００４９】
Ｂの地点において受電車両１が非給電レーン３２から給電レーン３１に入ると、その受電車両１の近傍の待機所６に待機している送電車両２が給電レーン３１に進入し、受電車両１の下を走行する。
【００５０】
Ｃの地点において受電車両１は送電車両２の進行方向の速度と合うように並走し、受電コイル１０１と送電コイル２０１間の給電効率が最大となる位置関係となるように操舵装置１０８にて受電車両１の左右の位置を、受電車両用モータドライバ１０４にて受電車両１の進行方向の速度を制御する。
【００５１】
また、受電車両１の進行方向の速度に合うように送電車両２を並走させ、受電コイル１０１と送電コイル２０１間の給電効率が最大となる位置関係となるように、送電車両用モータドライバ２０３にて送電車両２の進行方向の速度を制御してもよい。
【００５２】
Ｄの地点において受電車両１への給電が必要なくなった場合には受電車両１は給電レーン３１から非給電レーン３２へ入り、送電車両２は進行方向の近傍で待機スペースの余裕がある待機所６に進入し待機する。
【００５３】
下り車線についても同様にＥの地点で非給電レーン３２を走行している受電車両1がＦの地点で給電レーン３１に入るとその受電車両１の近傍の待機所６に待機している送電車両２が給電レーン３１に進入し、受電車両１の下を走行する。
【００５４】
Ｇの地点において受電車両１は送電車両２の進行方向の速度と合うように並走し、受電コイル１０１と送電コイル２０１間の給電効率が最大となる位置関係となるように操舵装置１０８にて受電車両１の左右の位置を、受電車両用モータドライバ１０４にて受電車両１の進行方向の速度を制御する。
【００５５】
Ｈの地点において受電車両１への給電が必要なくなった場合には受電車両１は給電レーン３１から非給電レーン３２へ入り、送電車両２は進行方向の近傍で待機スペースの余裕がある待機所６に進入し待機する。
【００５６】
このように送電車両２を上り車線５１と下り車線５２で共有することにより、送電車両２の数量を抑えると共に、送電車両２が受電車両１に給電しないで走行する移動量を抑えることができる。
【００５７】
受電車両１が給電レーン３１と非給電レーン３２どちらを走行しているかは、受電車両１と近傍の待機所６との間で走行速度や走行位置の情報を無線通信で電送し判断する。
【００５８】
また、給電レーンに設置した車両認識センサの情報を待機所６に電送しても良い。
（第３の実施例）
【００５９】
図４は本発明の第３の実施例を示しており、第１の実施例の受電コイル１０１をソーラーパネルなどの光発電素子１４１に置換え、送電コイル２０１をＬＥＤなどの発光素子２４１、高周波電源２０２を発光素子用電源２４２に置き換えて、電気エネルギーを発光素子２４１にて光エネルギーに変換し、光発電素子１４１にて電気エネルギーに変換することで送電車両２から受電車両１に非接触にて給電を行う。
【００６０】
充電器１０２は光発電素子１４１から得られる電気エネルギーの電圧を調整して蓄電装置１０３に充電する。
【００６１】
発光素子２４１から発する光は可視光だけでなく紫外線や赤外線を用いても良い。
（第４の実施例）
【００６２】
図５は本発明の第４の実施例を示しており、第１の実施例の受電コイル１０１をプロペラと同期発電機などの回転体による発電機１５１に置換え、送電コイル２０１を送風機・ポンプ２５１、高周波電源２０２を送風機・ポンプ用電源２５２に置き換えて、電気エネルギーを送風機・ポンプ２５１にて流体による機械エネルギーに変換し、プロペラおよび回転体による発電機１５１にて電気エネルギーに変換することで送電車両２から受電車両１に非接触にて給電を行う。
【００６３】
充電器１０２はプロペラと同期発電機などの回転体による発電機１５１から得られる交流電力を整流して直流電力に変換し、電圧を調整して蓄電装置１０３に充電する。
（第５の実施例）
【００６４】
図６は本発明の第５の実施例を示しており、第１の実施例の受電コイル１０１を熱発電素子１６１に置換え、送電コイル２０１を発熱体２６１、高周波電源２０２を発熱体用電源２６２に置き換えて、電気エネルギーを発熱体２６１にて熱エネルギーに変換し、熱発電素子１６１にて電気エネルギーに変換することで送電車両２から受電車両１に非接触にて給電を行う。
【００６５】
充電器１０２は熱発電素子１６１から得られる電気エネルギーの電圧を調整して蓄電装置１０３に充電する。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明により走行中の電動車両に非接触にて給電が可能となり、蓄電装置を搭載した電動車両の航続走行距離の問題を解決できるので産業上の利用の可能性は大いにある。
【符号の説明】
【００６７】
１,１１，１２   受電車両
１００          受電車両用駆動力変換装置
１０１，１１１，１１２          受電コイル
１０２          充電器
１０３          蓄電装置
１０４          受電車両用モータドライバ
１０５          受電車両用モータ
１０６          受電車両用駆動装置
１０７，１７１〜１７２          受電車両用車輪
１０８          操舵装置
１０９          人物
１１０          積荷
２              送電車両
２００          送電車両用駆動力変換装置
２０１，２１１〜２１３          送電コイル
２０２，２２１〜２２３          高周波電源
２０３          送電車両用モータドライバ
２０４          送電車両用モータ
２０５          送電車両用駆動装置
２０６〜２０８  送電車両用車輪
３              路面
３１            給電レーン
３２            非給電レーン
４，４１〜４２  レール
５              道路
５１            上り車線
５２            下り車線
５３            中央分離帯
６              待機所
１４１          光発電素子
２４１          発光素子
２４２          発光素子用電源
１５１          回転体による発電機
２５１          送風機・ポンプ
２５２          送風機・ポンプ用電源
１６１          熱発電素子
２６１          発熱体
２６２          発熱体用電源
【図１】
2014014217.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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