(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輌に設けられた受電部に対して非接触で給電する給電装置であって、
前記受電部と対向して前記受電部に対して給電するリング状の給電コイルと、
前記給電コイルを収納する筐体と、
を具備し、
前記筐体の前記受電部と対向する面には第１のカバーが形成され、
前記第１のカバーと前記給電コイルとの間に、前記第１のカバーと対向して第２のカバーが設置され、
前記第２のカバーは前記第１のカバーよりも耐熱性を有する、
給電装置。
【請求項２】
前記第１のカバーは前記第２のカバーよりも耐荷重性を有する、
請求項１記載の給電装置。
【請求項３】
前記第１のカバーは前記車輌の乗り上げによる荷重に耐えうる程度の耐荷重性を有し、
前記第２のカバーは前記受電部と前記給電コイルとの間に存在する異物の発熱に耐えうる程度の耐熱性を有する、
請求項１又は２記載の給電装置。
【請求項４】
前記第２のカバーは、前記給電コイルの中心軸方向において、前記第１のカバーと前記給電コイルとの間に、前記第１のカバーと対向して設置される、
請求項１乃至３記載の給電装置。
【請求項５】
前記第１のカバーには、
前記給電コイルの中空の部分の上に位置するように形成される平坦部と、
前記給電コイルを前記受電部の方向に向かって前記筐体に投影した際に前記給電コイルが投影される部分に、前記給電コイルの径方向において、前記平坦部に向かって徐々に前記給電コイルに近づく傾斜部と、が形成される、
請求項１乃至４記載の給電装置。
【請求項６】
前記平坦部は、前記給電コイルの中心軸と交わるように形成され、
前記第２のカバーは、前記給電コイルの中心軸と交わるように設置され、
前記第２のカバーの面積は、前記平坦部の面積よりも大きい、
請求項５記載の給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輌に設けられた受電部に対して非接触で給電する給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非接触の給電装置としては、地面に設置され、車輌に搭載されている受電部に給電するものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１では、送電ユニットと受電ユニットの２つのユニットを備える。送電ユニットは、リング状の送電コイルと、このコイルを収納する筐体とを有し、駐車スペース等の車輌が停止する位置の路面側に設置される。受電ユニットは、リング状の受電コイルと、このコイルを収納する筐体とを有し、車輌の底面の、地面に設置された送電ユニットと対向する位置に設置される。受電ユニットに対向する送電ユニットの筐体面（以下、「上面」と呼ぶ）は、送電コイルの径方向と平行になるように形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１０４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の給電装置においては、送電ユニットの上面は送電コイルの径方向と平行であるため、上面上に異物が乗りやすい。上面上の異物は、給電中に多くの磁束が貫くことにより加熱されて高温度になるという問題がある。また、異物が加熱されて高温度になることにより、異物と接している部分に穴が開く等して上面の損傷が発生し、この結果、損傷部分から進入してくる異物等が、送電コイルの上に落下する。この異物は加熱されているため、送電コイルを構成する金属細線皮膜を溶かし、送電コイルの金属細線間で短絡を発生させてしまう可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、給電中に異物が加熱されても、異物が送電コイルに到達させないようにし給電処理を適切に実施することができる給電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る給電装置は、車輌に設けられた受電部に対して非接触で給電する給電装置であって、前記受電部と対向して前記受電部に対して給電するリング状の給電コイルと、前記給電コイルを収納する筐体と、を具備し、前記筐体の前記受電部と対向する面には第１のカバーが形成され、前記第１のカバーと前記給電コイルとの間に、前記第１のカバーと対向して第２のカバーが設置され、前記第２のカバーは前記第１のカバーよりも耐熱性を有する構成を採る。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、給電中に異物が加熱されても、異物を送電コイルに到達させず給電処理を適切に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る充電システムの構成例を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る給電部の斜視図
【図３】図２の平面図
【図４】図２のＡ−Ａ線断面図
【図５】図２のＢ−Ｂ線断面図
【図６】図２のＣ−Ｃ線断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
＜充電システムの構成＞
図１は、本発明の実施の形態１における充電システム１０の構成の一例を示すブロック図である。
【００１２】
充電システム１０は、給電装置１００、車輌１５０、蓄電池１５４及び充電装置１７０を有する。
【００１３】
給電装置１００は、給電部１０３が地表ｇから露出するように地面上に設置もしくは埋設される。給電装置１００は、例えば駐車スペースに設けられ、車輌１５０の駐車中に、受電部１５３に対向して充電装置１７０に対して給電する。なお、給電装置１００の構成については後述する。
【００１４】
車輌１５０は、蓄電池１５４及び充電装置１７０を有し、蓄電池１５４を動力源として走行する。車輌１５０は、例えば、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）、ＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）またはＥＶ（Electric Vehicle）といった蓄電池１５４の電力で走行可能な自動車である。
【００１５】
蓄電池１５４は、充電装置１７０により供給される電力を蓄える。
【００１６】
充電装置１７０は、車両側制御部１５１及び受電装置１６０を有し、給電装置１００から給電される電力を蓄電池１５４に供給する。なお、充電装置１７０の構成の詳細については後述する。
【００１７】
車輌側制御部１５１は、受電装置１６０に対して、充電に伴う各種処理または充電停止に伴う各種処理を行うように制御する。
【００１８】
受電装置１６０は、車輌側制御部１５１の制御に従って、給電装置１００から供給された電力を蓄電池１５４に供給する。なお、受電装置１６０の構成については後述する。
【００１９】
＜給電装置の構成＞
給電装置１００は、給電側通信部１０１と、給電側制御部１０２と、給電部１０３とを有する。
【００２０】
給電側通信部１０１は、車輌側通信部１５２からの給電開始信号または給電停止信号を受信する。給電側通信部１０１は、受信した給電開始信号または給電停止信号を給電側制御部１０２に出力する。
【００２１】
給電側制御部１０２は、給電側通信部１０１から入力した給電開始信号に従って、給電部１０３に対して給電を開始するように制御する。給電側制御部１０２は、給電側通信部１０１から入力した給電停止信号に従って、給電部１０３に対して給電を停止するように制御する。
【００２２】
給電部１０３は、給電コイル１０３ａを有する。給電部１０３は、給電側制御部１０２の制御に従って、給電コイル１０３ａに所定の周波数の電流を供給することにより、電磁誘導を利用して受電部１５３に給電する。この給電は、例えば、電磁誘導方式、もしくは磁気共鳴方式にて行われる。なお、給電部１０３の構成の詳細については後述する。
【００２３】
＜受電装置の構成＞
受電装置１６０は、車輌側通信部１５２及び受電部１５３を有する。
【００２４】
車輌側通信部１５２は、車輌側制御部１５１の制御に従って、充電開始信号または充電停止信号を生成し、生成した充電開始信号または充電停止信号を給電側通信部１０１に送信する。
【００２５】
受電部１５３は、車輌１５０の底部に設けられ、受電コイル１５３ａを有するとともに、蓄電池１５４を充電する際に、給電部１０３と非接触状態で対向する。受電部１５３は、車輌側制御部１５１の制御に従って、給電部１０３から受電コイル１５３ａに給電された電力を蓄電池１５４に供給する。
【００２６】
＜給電部の構成＞
図２は給電部１０３の斜視図であり、図３は給電部１０３を受電部１５３の方向からみた平面図である。また、図４は図２のＡ−Ａ線断面図であり、図５は図２のＢ−Ｂ線断面図であり、図６は図２のＣ−Ｃ線断面図である。以下では、主に、図２及び図４を用いて、給電部１０３の構成について説明する。
【００２７】
給電部１０３は、給電コイル１０３ａ及び筐体１０３ｂを有する。
【００２８】
給電コイル１０３ａは、中空のリング状であり、筐体１０３ｂの内底面（ベース）２０１に載置されている。給電コイル１０３ａは、例えば、商用の電源に接続されており、この電源から電流が供給されることにより受電部１５３に給電する。給電コイル１０３ａは、例えば金属細線を巻回して形成されている。
【００２９】
筐体１０３ｂは、ベース２０１と第１のカバー２０２と第２のカバー２０３とから構成される。ベース２０１は、例えば四角の平板形状に形成される（例えば図３参照）。ベース２０１の材質としては、例えばアルミニウムが用いられる。また、ベース２０１には、給電コイル１０３ａが載置され、第１のカバー２０２及び第２のカバー２０３が取り付けられる。第１のカバー２０２及び第２のカバー２０３をベース２０１に取り付けると、筐体１０３ｂは、受電部１５３と対向する面に第１のカバー２０２を有し、給電コイル１０３ａの中心軸Ｐ１方向において、第１のカバー２０２と給電コイル１０３ａとの間に第１のカバー２０２と対向する第２のカバー２０３を有する。
【００３０】
第１のカバー２０２の材質としては、例えば強化プラスチック等の非金属材料であって、耐荷重性を有する部材が用いられる。例えば、第１のカバー２０２に対する耐荷重性としては、給電装置１００の利用が想定される車輌１５０が第１のカバー２０２に乗り上げても破損しない程度のものが考えられる。
【００３１】
第１のカバー２０２には、筐体１０３ｂにおける受電部１５３と対向する面の一部である平坦部２０２ａ，傾斜部２０２ｂと、筐体１０３ｂにおける受電部１５３と対向する面のうち平坦部２０２ａ，傾斜部２０２ｂ以外の部分である平坦部２０２ｃと、傾斜部２０２ｂと平坦部２０２ｃとに接続する側部２０２ｄと、平坦部２０２ｃとベース２０１とに接続する側部２０２ｅと、が形成される。
【００３２】
平坦部２０２ａは、端が傾斜部２０２ｂと接続するように形成されている。平坦部２０２ａは、筐体１０３ｂが地面に設置された際に、給電コイル１０３ａの中空の部分の上に位置するように形成されている。また、平坦部２０２ａは、給電コイル１０３ａの中心軸Ｐ１と交わるように形成されている。
【００３３】
傾斜部２０２ｂは、一端が側部２０２ｄと接続し、他端が平坦部２０２ａと接続するように形成されている。傾斜部２０２ｂは、給電コイル１０３ａを受電部１５３の方向に向かって筐体１０３ｂに投影した際に給電コイル１０３ａが投影される部分に、給電コイル１０３ａの径方向において、平坦部２０２ａに向かって徐々に給電コイル１０３ａに近づくように形成されている。ここで、給電コイル１０３ａの径方向とは、給電コイル１０３ａの中心軸Ｐ１と直交する方向である。
【００３４】
第２のカバー２０３の材質としては、例えば耐熱ガラス等の耐熱性を有する材質が用いられる。第２のカバー２０３は、例えば第１の補強材２０４によって取り付けられている。また、第２のカバー２０３は、給電コイル１０３ａの中心軸Ｐ１方向において、第１のカバー２０２と、給電コイル１０３ａとの間に、第１のカバー２０２と対向して設置される。また、第２のカバー２０３は、例えば給電コイル１０３ａと同心円であり、中心軸Ｐ１と交わるように設置される。
【００３５】
なお、第１のカバー２０２と、第２のカバー２０３と、第１の補強材２０４と、により囲まれた空間は密封されている。第１のカバー２０２が加熱された異物で溶かされ、第２のカバー２０３で加熱された異物が止まっても、第１のカバー２０２に開いた穴から雨等の水分が浸入すると、この水分により給電コイル１０３ａの金属細線間で短絡を発生させてしまう可能性がある。これに対して、上記のように当該空間を密封することにより、当該空間に対して雨水などが外部から進入したとしても給電コイル１０３ａに到達することを回避することができる。
【００３６】
第１の補強材２０４は、一端が第１のカバー２０２と接続し、他端が第２のカバー２０３と接続するように形成されている。第１の補強材２０４は、上述したように第２のカバー２０３を取り付けているとともに、第１のカバー２０２を支持している。これにより、第１のカバー２０２の耐荷重を確保することができる。第１の補強材２０４の材質としては、例えば絶縁物が用いられる。
【００３７】
第２の補強材２０５は、一端が第２のカバー２０３と接続し、他端がベース２０１と接続するように形成されている。また、第２の補強材２０５は、給電コイル１０３ａの中空の部分に設置される。つまり、第２の補強材２０５は、第２のカバー２０３を支持している。これにより、第２のカバー２０３の耐荷重を確保することができる。第２の補強材２０５の材質としては、例えば絶縁物が用いられる。
【００３８】
＜本実施の形態の効果＞
本実施の形態では、筐体１０３ｂにおける受電部１５３と対向する面には第１のカバー２０２が形成される。また、給電コイル１０３ａの中心軸Ｐ１方向において、第１のカバー２０２と給電コイル１０３ａとの間には第２のカバー２０３が設置される。つまり、筐体１０３ｂは、第１のカバー２０２及び第２のカバー２０３の二重構造を有する。
【００３９】
一般的に第２のカバー２０３に用いる耐熱性を有する素材は、耐熱ガラス等の割れやすいものである。車輌１５０が第１のカバー２０２に乗り上げることを考慮すると、これら耐熱性を有する素材を第１のカバー２０２として用いるのは好ましくない。そこで、本実施の形態では、車輌１５０のタイヤが乗り上げる可能性のある筐体外側の第１のカバー２０２が強化プラスチック等の耐荷重性を有する部材で構成され、第１のカバー２０２と給電コイル１０３ａとの間には耐熱性を有する素材を用いた第２のカバー２０３が設置される二重構造とする。このようにすることで、耐荷重性と耐熱性とを兼ねた給電装置１００が実現可能となる。
【００４０】
第１のカバー２０２上に存在する異物が加熱されて第１のカバー２０２が溶けた場合でも、異物は第２のカバー２０３上に落ちる。上述したように、第２のカバー２０３は耐熱性を有するので、加熱され高温度になった異物が第２のカバー２０３上に落下しても、第２のカバー２０３が溶けることはない。よって、異物が給電コイル１０３ａに接触することはない。この結果、給電中に異物が加熱されるなどして、第１のカバー２０２が破損した場合でも、給電コイル１０３ａに異物が到達しない。このため、加熱された異物が給電コイル１０３ａに落下し、給電コイル１０３ａを構成する金属細線皮膜を溶かし、給電コイル１０３ａの金属細線間で短絡を発生させてしまうことを防止し、給電処理を適切に実施することができる。
【００４１】
また、本実施の形態では、加熱された異物は耐熱性を有する第２のカバー２０３を溶かすことはない。仮に、異物による熱によりカバーに穴が開き、給電コイルが露出すると、人体等が接触可能となり安全性に問題が起こる。これに対して、本実施の形態では、加熱された異物は第２のカバー２０３の上で止まり、給電コイル１０３ａが露出することはないため、安全性の高い給電装置１００を提供できるというさらなる効果がある。
【００４２】
また、本実施の形態では、第１のカバー２０２には、給電コイル１０３ａを受電部１５３の方向に向かって筐体１０３ｂに投影した際に給電コイル１０３ａが投影される部分に、給電コイル１０３ａの径方向において、平坦部２０２ａに向かって徐々に給電コイル１０３ａに近づく傾斜部２０２ｂが形成される。これにより、傾斜部２０２ｂ上に存在する異物は、給電コイル１０３ａの中空の部分に対向する平坦部２０２ａに滑り落ちる。平坦部２０２ａは、給電コイル１０３ａの内縁部２１１と外周２１２との中間部２１３の位置から離れているので、平坦部２０２ａ上に存在する異物は発熱されにくく、異物が加熱されて高温度になることによる第１のカバー２０２の破損を防ぐことができる。
【００４３】
さらに、本実施の形態では、図４に示すように、第２のカバー２０３の面積を、第１のカバー２０２の面積よりも小さくしてもよい。第２のカバー２０３の面積をより小さくするほど、給電コイル１０３ａの径方向において、第２のカバー２０３の取り付けにも使用される第１の補強材２０４を、筐体１０３ｂの中央部により近い位置に設置することができる。こうすることで、第１の補強材２０４の設置位置を適切に設定することが可能となる。例えば、第１の補強材２０４を傾斜部２０２ｂ上の側部２０２ｄ付近に接続した場合（図示せず）と比較して、第１の補強材２０４を傾斜部２０２ｂの中央部付近（例えば図４参照）に接続した場合の方が、第１のカバー２０２を安定して支持することができる。つまり、第１のカバー２０２の耐荷重をさらに確保することができる。例えば、第１のカバー２０２に対する補強の観点、及び、第２のカバー２０３による異物からの保護の観点の双方について考慮して、第１の補強材２０４の設置位置が決定されてもよい。
【００４４】
なお、この場合、図４に示すように、第１のカバー２０２のうち、第１の補強材２０４との接続箇所よりも外側の領域では、給電コイル１０３ａの中心軸Ｐ１方向において第２のカバー２０３が設置されない。しかし、第１のカバー２０２のうち、給電コイル１０３ａの中心軸Ｐ１方向において第２のカバー２０３が設置されない領域は、傾斜部２０２ｂに相当するので、当該領域に異物が停滞する可能性は低い。さらに、給電コイル１０３ａの中心軸Ｐ１方向において第２のカバー２０３が設置されない領域は、第２のカバー２０３が設置されている領域と比較して、給電コイル１０３ａとの距離がより離れている領域である。このため、第１のカバー２０２のうち、給電コイル１０３ａの中心軸Ｐ１方向において第２のカバー２０３が設置されない領域は、当該領域上に異物が存在しても異物は過熱されにくい。以上より、第１のカバー２０２において、給電コイル１０３ａの中心軸Ｐ１方向において第２のカバー２０３が設置されない領域が存在しても、異物が加熱されて高温度になることによって第１のカバー２０２が破損する可能性は低い。
【００４５】
また、本実施の形態において、第１のカバー２０２（特に、傾斜部２０２ｂ）は、所定値未満の摩擦係数を有する材料でコーティングが施された保護カバーにより覆われてもよい。例えば、所定値として、第１のカバー２０２に存在する異物を滑落可能な程度の値を設定すればよい。こうすることで、第１のカバー２０２において、異物を滑りやすくすることができ、異物を平坦部２０２ａへ確実に滑り落とすことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明にかかる給電装置は、車輌に設けられた受電部に対して非接触で給電するのに好適である。
【符号の説明】
【００４７】
１０３  給電部
１０３ａ  給電コイル
１０３ｂ  筐体
１５３  受電部
２０１  ベース
２０２  第１のカバー
２０２ａ，２０２ｃ  平坦部
２０２ｂ  傾斜部
２０２ｄ，２０２ｅ  側部
２０３  第２のカバー
２０４  第１の補強材
２０５  第２の補強材
２１１  内縁部
２１２  外周
２１３  中間部
【図１】
0005963145.tif 000002
【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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