(57)【要約】【課題】本発明は、侵入した異物の発熱が大きくなることを抑制する給電ユニット及びこの給電ユニットを備えた給電システムを提供する。【解決手段】給電ユニット２２は、給電側コイル２３上に重ねて配置された異物排除部４０を備えている。そして、異物排除部４０が、磁束を透過する材料を用いて上方に凸の山形に形成された１つのスペーサ４１を備え、１つのスペーサ４１が、給電側コイル２３の中央部分に重なるように配置されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地面に配設され、車両の下面に配設された受電ユニットに非接触で給電する給電ユニットであって、
給電コイルと、
前記給電コイル上に重ねて配置された異物排除部材と、を備え、
前記異物排除部材が、磁束を透過する材料を用いて上方に凸の山形に形成された１又は複数のスペーサを備え、
１つの前記スペーサが、前記給電コイルの中央部分に重なるように配置されていることを特徴とする給電ユニット。
【請求項２】
地面に配設され、車両の下面に配設された受電ユニットに非接触で給電する給電ユニットであって、
給電コイルと、
前記給電コイル上に重なる排除位置と、前記給電コイル上に重ならない非排除位置との間を移動可能に設けられた異物排除部材と、を備え、
前記異物排除部材が、磁束を透過する材料を用いて上方に凸の山形に形成された１又は複数のスペーサを備え、
前記異物排除部材が前記排除位置にあるとき、１つの前記スペーサが前記給電コイルの中央部分に重なるように配置されていることを特徴とする給電ユニット。
【請求項３】
前記１つの前記スペーサが、その先端が前記受電ユニットに接し又は近接する高さに形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の給電ユニット。
【請求項４】
流体導入手段をさらに有し、
前記異物排除部材が、前記流体導入手段により流体が導入されることにより膨らんで前記スペーサを形成する膜状の柔軟部材を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の給電ユニット。
【請求項５】
前記流体導入手段が、前記柔軟部材が振動するように前記流体を導入するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の給電ユニット。
【請求項６】
地面に配設された給電ユニットと車両の下面に配設された受電ユニットとを有し、前記給電ユニットから前記受電ユニットに非接触で給電する給電システムであって、
前記給電ユニットが、請求項１〜５のいずれか一項に記載の給電ユニットで構成されていることを特徴とする給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電に用いられる給電コイルを有する給電ユニット及びこの給電ユニットを備えた給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）等が備える二次電池（以下、単に「動力用バッテリ」という）の充電などにおいて、充電作業を容易にするために、プラグ接続等の物理的接続を必要としないワイヤレス（非接触）での電力伝送技術が用いられている。
【０００３】
このような非接触の電力伝送は、給電コイルと受電コイルとを対向配置して磁気的に結合させることなどにより行うところ、給電コイルと受電コイルとの間に金属などの異物が侵入した場合、当該異物が磁力の影響により発熱してしまうおそれがある。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に開示されている給電システムでは、図１７に示すように、可撓材からなる複数の毛状部材８１１が植えられた異物侵入防止部８１０を、地面に埋設された給電コイル８０１上に重ねて配置している。これにより、この給電システムでは、移動車両Ｍがその下面に配設された受電コイル８０２と給電コイル８０１とが対向するように停車した場合に、複数の毛状部材８１１の先端が移動車両Ｍの下面（即ち、受電コイル８０２のケースなど）に接触して受電コイル８０２と給電コイル８０１との間の空間を埋めることで異物の侵入を防いでいた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２７７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した給電システムでは、異物が異物侵入防止部８１０上に乗った場合、異物の重さが小さいときには複数の毛状部材８１１に支えられてそれらの先端に留まるので、移動車両Ｍの通過とともに当該異物が移動車両Ｍにより押しのけられる。しかしながら、異物の重さがある程度大きいときには複数の毛状部材８１１内に沈んでしまうので、当該異物が給電コイル８０１の上方の位置に留まってしまうことがある。このように、異物が給電コイル８０１の中央部分の上方に離れた位置にあると、発熱がより大きくなってしまうことがあり、異物が留まってしまった場合における当該異物の発熱の抑制について改善の余地があった。
【０００７】
本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、侵入した異物の発熱が大きくなることを抑制する給電ユニット及びこの給電ユニットを備えた給電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、給電コイルに対する異物の位置と発熱との関係について、鋭意検討を重ねた結果、異物が、給電コイルの中央部分の上方に離れた位置にあるときに大きく発熱し、当該位置を避けることにより発熱を抑制できることを見出し、本発明に至った。
【０００９】
請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、地面に配設され、車両の下面に配設された受電ユニットに非接触で給電する給電ユニットであって、給電コイルと、前記給電コイル上に重ねて配置された異物排除部材と、を備え、前記異物排除部材が、磁束を透過する材料を用いて上方に凸の山形に形成された１又は複数のスペーサを備え、１つの前記スペーサが、前記給電コイルの中央部分に重なるように配置されていることを特徴とする給電ユニットである。
【００１０】
請求項２に記載された発明は、上記目的を達成するために、地面に配設され、車両の下面に配設された受電ユニットに非接触で給電する給電ユニットであって、給電コイルと、前記給電コイル上に重なる排除位置と、前記給電コイル上に重ならない非排除位置との間を移動可能に設けられた異物排除部材と、を備え、前記異物排除部材が、磁束を透過する材料を用いて上方に凸の山形に形成された１又は複数のスペーサを備え、前記異物排除部材が前記排除位置にあるとき、１つの前記スペーサが前記給電コイルの中央部分に重なるように配置されていることを特徴とする給電ユニットである。
【００１１】
請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載された発明において、前記１つの前記スペーサが、その先端が前記受電ユニットに接し又は近接する高さに形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載された発明において、流体導入手段をさらに有し、前記異物排除部材が、前記流体導入手段により流体が導入されることにより膨らんで前記スペーサを形成する膜状の柔軟部材を有していることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５に記載された発明は、請求項４に記載された発明において、前記流体導入手段が、前記柔軟部材が振動するように前記流体を導入するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項６に記載された発明は、上記目的を達成するために、地面に配設された給電ユニットと車両の下面に配設された受電ユニットとを有し、前記給電ユニットから前記受電ユニットに非接触で給電する給電システムであって、前記給電ユニットが、請求項１〜５のいずれか一項に記載の給電ユニットで構成されていることを特徴とする給電システムである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載された発明によれば、給電コイル上に重ねて配置された異物排除部材を備えている。そして、異物排除部材が、磁束を透過する材料を用いて上方に凸の山形に形成された１又は複数のスペーサを備え、１つのスペーサが、給電コイルの中央部分に重なるように配置されている。このようにしたことから、車両が給電ユニットの配設位置まで移動されて給電ユニットと受電ユニットとが上下方向に対向したときに、これらの間の空間における給電コイルの中央部分上方の空間部分が、上記１つのスペーサによって埋められる。また、スペーサが山形に形成されているので、スペーサ上に異物が置かれても傾斜面により下方に落ちる。そのため、異物が給電コイルの中央部分上方に留まることを回避して、異物の発熱を抑制することができる。
【００１６】
請求項２に記載された発明によれば、給電コイル上に重なる排除位置と、給電コイル上に重ならない非排除位置との間を移動可能に設けられた異物排除部材を備えている。そして、異物排除部材が、磁束を透過する材料を用いて上方に凸の山形に形成された１又は複数のスペーサを備え、異物排除部材が前記排除位置にあるとき、１つのスペーサが給電コイルの中央部分に重なるように配置されている。このようにしたことから、例えば、異物排除部材を非排除位置に置いておき、車両が給電ユニットの配設位置まで移動されて給電ユニットと受電ユニットとが上下方向に対向したときに、異物排除部材を排除位置に移動させることで、異物排除部材の移動により給電コイル上の異物を押しのけることができる。また、給電ユニットと受電ユニットとが上下方向に対向したときに、これらの間の空間における給電コイルの中央部分上方の空間部分が、上記１つのスペーサによって埋められる。また、スペーサが山形に形成されているので、スペーサ上に異物が置かれても傾斜面により下方に落ちる。そのため、異物が給電コイルの中央部分上方に留まることをより確実に回避して、異物の発熱を抑制することができる。また、車両によって異物排除部材が踏みつけられてしまうことを回避でき、スペーサの変形を抑制できる。
【００１７】
請求項３に記載された発明によれば、給電コイルの中央部分に重ねて配置された１つのスペーサが、その先端が前記受電ユニットに接し又は近接する高さに形成されている。このようにしたことから、給電ユニットと受電ユニットとが上下方向に対向したときに、これらの間の空間における給電コイルの中央部分上方の空間部分が、１つのスペーサによって確実に埋められる。そのため、異物が給電コイルの中央部分上方に留まることをより確実に回避して、異物の発熱を抑制することができる。
【００１８】
請求項４に記載された発明によれば、流体導入手段をさらに有し、異物排除部材が、流体導入手段により流体が導入されることにより膨らんで１又は複数の山形のスペーサを形成する膜状の柔軟部材を有している。このようにしたことから、例えば、車両が給電ユニットの配設位置まで移動されて給電ユニットと受電ユニットとが上下方向に対向したときに、流体導入手段により柔軟部材に流体を導入することで、柔軟部材が山形に膨らむことにより給電コイル上の異物を押しのけることができる。そのため、異物が給電コイルの中央部分上方に留まることをより確実に回避して、異物の発熱を抑制することができる。
【００１９】
請求項５に記載された発明によれば、流体導入手段が、山形を形成した柔軟部材が振動するように流体を導入するように構成されている。このようにしたことから、膨らむことにより山形のスペーサを形成した柔軟部材上に、万が一異物が留まってしまったような場合においても、柔軟部材の振動により当該異物を落下させることができる。そのため、異物が給電コイルの中央部分上方に留まることをより確実に回避して、異物の発熱を抑制することができる。
【００２０】
請求項６に記載された発明によれば、給電ユニットが、請求項１〜５のいずれか一項に記載された給電ユニットで構成されている。このようにしたことから、車両が給電ユニットの配設位置まで移動されて給電ユニットと受電ユニットとが上下方向に対向したときに、これらの間の空間における給電コイルの中央部分上方の空間部分が、給電ユニットの異物排除部材が有する１つのスペーサによって埋められる。また、スペーサが山形に形成されているので、スペーサ上に異物が置かれても傾斜面により下方に落ちる。そのため、異物が給電コイルの中央部分上方に留まることを回避して、異物の発熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態の給電システムの概略構成を示す図である。
【図２】図１の給電システムが備える給電ユニット及び受電ユニットの配置を説明する図である。
【図３】図２の給電ユニットの斜視図である。
【図４】図３の給電ユニットの平面図である。
【図５】図３の給電ユニットの側面図である。
【図６】給電ユニット上の異物の平面位置を説明する平面図である。
【図７】給電ユニット上の異物の高さ位置を説明する側面図である。
【図８】図２の給電ユニットの変形例の構成を示す斜視図である。
【図９】図８の給電ユニットの平面図である。
【図１０】図８の給電ユニットの側面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態の給電システムが備える給電ユニットの斜視図である。
【図１２】（ａ）は、図１１の給電ユニットにおいて異物排除部が非排除位置にある状態を示す平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図１３】（ａ）は、図１１の給電ユニットにおいて異物排除部が排除位置にある状態を示す平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図１４】図２の給電ユニットの他の変形例の構成を示す斜視図である。
【図１５】図１４の給電ユニットの平面図である。
【図１６】（ａ）は、図１４の給電ユニットにおいて異物排除部の柔軟部材が萎んだ状態を示す側面図であり、（ｂ）は、柔軟部材が膨らんだ状態を示す側面図である。
【図１７】従来の給電システムを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態の給電システムについて、図１〜図７を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態の給電システムの概略構成を示す図である。図２は、図１の給電システムが備える給電ユニット及び受電ユニットの配置を説明する図である。図３は、図２の給電ユニットの斜視図である。図４は、図３の給電ユニットの平面図である。図５は、図３の給電ユニットの側面図である。図６は、給電ユニット上の異物の平面位置を説明する平面図である。図７は、給電ユニット上の異物の高さ位置を説明する側面図である。図２〜図７において、図中左側が車両Ｖの前方側である。
【００２４】
本実施形態の給電システムは、磁界共鳴方式を用いて非接触で地面側から車両に電力を供給する。なお、給電側と受電側とを電磁的に結合させることにより電力を伝送するものであれば、磁界共鳴方式以外の方式を用いてもよい。
【００２５】
図１に示すように、給電システム１は、地面Ｇ（図２に示す）に配置される給電部としての給電装置２０と、車両Ｖ（図２に示す）に配置される受電部としての受電装置３０と、を備えている。この車両Ｖは、エンジン及びモータを有するドライブユニットＤＲＶと、モータに電力を供給する動力用バッテリＢＡＴＴと、エンジンの排気ガスを排出する排気管ＥＸと、を備えている。図２において、左側が車両Ｖの前方である。
【００２６】
給電装置２０は、高周波電源２１と、給電ユニット２２と、整合器２７と、制御部２８と、を備えている。
【００２７】
高周波電源２１は、例えば、商用電源から高周波電力を生成して、後述する給電ユニット２２に供給している。この高周波電源２１により生成される高周波電力は、給電ユニット２２の共振周波数及び後述する受電ユニット３２の共振周波数と等しい周波数に設定されている。
【００２８】
給電ユニット２２は、給電コイルとしての給電側コイル２３と、給電側コンデンサ体２４と、給電側ケース２５と、を有しており、図２に示すように、地面Ｇ上に設置されている。給電ユニット２２は、地面Ｇに埋設されていてもよい。
【００２９】
給電側コイル２３は、例えば、矩形平板状のフェライト製のコア２３ａにリッツ線（複数のエナメル被覆の細線を編み上げた導線）からなるコイル線２３ｂがコイル状に巻き付けられて構成されている（図４）。給電側コンデンサ体２４は、図示しない回路基板に互いに直列若しくは並列、又は直列及び並列に接続されて実装された複数の図示しないコンデンサを有している。給電側コイル２３と給電側コンデンサ体２４とは、互いに直列接続されて所定の共振周波数で共振する共振回路を形成している。本実施形態では、給電側コイル２３と給電側コンデンサ体２４とは、直列接続されているが、並列接続されていてもよい。給電側ケース２５は、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などの磁束を通すことが可能な材料で構成されており、給電側コイル２３と給電側コンデンサ体２４とを収容する。
【００３０】
給電ユニット２２は、さらに異物排除部材として異物排除部４０を有している。
【００３１】
異物排除部４０は、給電側ケース２５の上面に設けられており、つまり、給電側コイル２３上にわずかな間隔をあけて重ねて配置されている。異物排除部４０は、図３に示すように、例えば、ゴム材料や発泡樹脂材料などの弾性を有しかつ磁束を透過する材料により山形となる四角錐形状に形成された１つのスペーサ４１を有している。このスペーサ４１は、図４に示すように、上方から見たときに給電側コイル２３の中央部分に重なるように給電側ケース２５の上面に固定して取り付けられている。スペーサ４１は、四角錐形状以外にも、六角錐形状や八角錐形状、円錐形状などの概ね山形に形成されていればよい。また、スペーサ４１は、図５に示すように、車両Ｖが給電ユニット２２の配設位置まで移動されて給電ユニット２２と後述の受電ユニット３２とが上下方向に対向したときに、その先端４１ａが受電側ケース３５に接する高さに形成されていることが好ましい。または、スペーサ４１は、その先端４１ａと受電側ケース３５との間に異物が侵入しにくいように当該先端４１ａが受電側ケース３５に近接して配置される高さに形成されていてもよい。
【００３２】
整合器２７は、高周波電源２１と給電側コイル２３及び給電側コンデンサ体２４からなる共振回路との間のインピーダンスを整合させるための回路である。
【００３３】
制御部２８は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを有する周知のマイクロコンピュータなどで構成され、給電装置２０全体の制御を司る。制御部２８は、例えば、電力伝送の要求に応じて、高周波電源２１のオンオフ制御を行う。
【００３４】
受電装置３０は、受電ユニット３２と、整流器３８と、を備えている。
【００３５】
受電ユニット３２は、受電側コイル３３と、受電側コンデンサ体３４と、受電側ケース３５と、を有している。受電ユニット３２は、図２に示すように、車両Ｖの下面に設置されている。
【００３６】
受電側コイル３３は、例えば、図示しないフェライト製のコアにリッツ線がコイル状に巻き付けられて構成されている。受電側コンデンサ体３４は、図示しない回路基板に互いに直列若しくは並列、又は直列及び並列に接続されて実装された複数の図示しないコンデンサを有している。受電側コイル３３と受電側コンデンサ体３４とは、互いに直列接続されて、給電ユニット２２と同一の共振周波数で共振する共振回路を形成している。本実施形態では、受電側コイル３３と受電側コンデンサ体３４とは、直列接続されているが、並列接続されていてもよい。
【００３７】
受電側ケース３５は、図示しない本体部と蓋部とに分割可能に形成されている。本体部は、例えば、ＦＲＰなどの給電装置２０からの磁束を通すことが可能な材料で構成されている。蓋部は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金などの電磁波を通さない（電磁シールドとなる）材料で構成されている。または、蓋部も本体部と同様にＦＲＰなどの樹脂製とし、蓋部の上方に銅やアルミニウムからなる電磁シールド板等を配置してもよい。受電側ケース３５は、受電側コイル３３と受電側コンデンサ体３４とを収容する。
【００３８】
整流器３８は、受電ユニット３２が受電した高周波電力を直流電力に変換する。この整流器３８には、例えば、車両Ｖに搭載された動力用バッテリＢＡＴＴの充電に用いられる充電ユニットなどの負荷Ｌが接続される。
【００３９】
上述した給電システム１は、給電施設において、駐車した車両Ｖの動力用バッテリＢＡＴＴの充電操作が入力されて車両Ｖへの電力伝送の要求が発生すると、制御部２８が、高周波電源２１をオンして高周波電力を生成する。そして、この高周波電力が給電ユニット２２に供給されると、給電ユニット２２と受電ユニット３２とが磁界共鳴して、給電ユニット２２から高周波電力が伝送されて、当該高周波電力が受電ユニット３２で受電される。受電ユニット３２で受電された高周波電力は、整流器３８で直流電力に変換されて、車両Ｖの充電ユニットに供給され、この充電ユニットにより動力用バッテリＢＡＴＴが充電される。
【００４０】
次に、上述した給電システム１における作用について、図６、図７を参照して説明する。
【００４１】
本発明者らは、給電ユニット２２から異物排除部４０を取り外して地面Ｇに配設するとともに受電ユニット３２を車両Ｖの下面に配設し、これら異物排除部４０を取り外した給電ユニット２２と受電ユニット３２とを上下方向に対向させた状態において非接触給電動作を行い、このとき給電ユニット２２と受電ユニット３２と間の空間において金属片からなる異物Ｅを平面位置及び高さ位置を種々変えて配置してその温度を測定した。平面位置は、給電側コイル２３を上方から見たときの位置であり、（Ａ）前方縁部中央、（Ｂ）中央部分、（Ｃ）側方縁部中央、（Ｄ）前方縁部端である。高さ位置は、給電側コイル２３からの高さである。測定結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
2015164363.tif 000003
【００４３】
この測定結果から次のことが明らかとなった。
（１）異物が給電ユニット２２の給電側ケース２５上に置かれているとき（高さ位置６ｍｍ）、平面位置にかかわらず異物の温度は１００℃以下となり比較的低くなる。
（２）異物の平面位置が給電側コイル２３の中央部分で（平面位置Ｂ）かつ給電側ケース２５から浮いているとき（高さ位置１８ｍｍ〜６８ｍｍ）、異物の温度は１００℃超となり比較的高くなる。
【００４４】
このことから、異物が、その平面位置が給電側コイル２３の中央部分でかつ給電側ケース２５から浮いている位置（即ち給電側コイル２３の上方）になければ、１００℃を超えるような大きな発熱を抑制することができることが分かる。
【００４５】
そして、本実施形態においては、四角錐形状に形成されたスペーサ４１が、給電側コイル２３の中央部分に重なるように配置されている。これにより、給電ユニット２２と受電ユニット３２との間の空間における給電側コイル２３の中央部分上方の空間部分、即ち、異物が大きく発熱する恐れのある空間部分をスペーサ４１で埋めることができる。また、スペーサ４１上に異物が置かれた場合においても、当該異物がスペーサ４１の傾斜面を落下して、給電側ケース２５上面または給電側ケース２５外に移動させることができる。
【００４６】
以上より、本実施形態によれば、給電側コイル２３上に重ねて配置された異物排除部４０を備えている。そして、異物排除部４０が、磁束を透過する材料を用いて上方に凸の山形に形成された１つのスペーサ４１を備え、１つのスペーサ４１が、給電側コイル２３の中央部分に重なるように配置されている。このようにしたことから、車両Ｖが給電ユニット２２の配設位置まで移動されて給電ユニット２２と受電ユニット３２とが上下方向に対向したときに、これらの間の空間における給電側コイル２３の中央部分上方の空間部分が、上記１つのスペーサ４１によって埋められる。また、スペーサ４１が山形に形成されているので、スペーサ４１上に異物Ｅが置かれても傾斜面により下方に落ちる。そのため、異物Ｅが給電側コイル２３の中央部分上方に留まることを回避して、異物Ｅの発熱を抑制することができる。
【００４７】
また、給電側コイル２３の中央部分に重ねて配置された１つのスペーサ４１が、その先端４１ａが受電ユニット３２に接する高さに形成されている。このようにしたことから、給電ユニット２２と受電ユニット３２とが上下方向に対向したときに、これらの間の空間における給電側コイル２３の中央部分上方の空間部分が、１つのスペーサ４１によって確実に埋められる。そのため、異物Ｅが給電側コイル２３の中央部分上方に留まることをより確実に回避して、異物Ｅの発熱を抑制することができる。
【００４８】
上述した実施形態の給電ユニット２２は、異物排除部４０がスペーサ４１を１つのみ備える構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、図８〜図１０に一例を示すように、給電側コイル２３の中央部分に重ねて配置されたスペーサ４１と、このスペーサ４１の周囲を囲むように配置された四角錐形状の複数の他のスペーサ４２と、を有する異物排除部４０Ａを備えた構成の給電ユニット２２Ａとしてもよい。この給電ユニット２２Ａにおいて、スペーサ４１及び複数の他のスペーサ４２は、ゴム材料や発泡樹脂材料などの弾性を有しかつ磁束を透過する材料により形成され、給電側ケース２５の上面に固定して取り付けられている。また、複数の他のスペーサ４２は、スペーサ４１より若干高さが低くなるように形成されている。この給電ユニット２２Ａにおいても、上述した給電ユニット２２と同様の作用効果を奏する。このように給電側ケース２５の上面に複数の山形のスペーサを配置することで、１つ１つのスペーサの山形の傾斜が大きくなり（鉛直方向に近づき）、異物Ｅがスペーサ上により留まりにくくなる。
【００４９】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態の給電システムについて、図１１〜図１３を参照して説明する。
【００５０】
図１１は、本発明の第２実施形態の給電システムが備える給電ユニットの斜視図である。図１２（ａ）は、図１１の給電ユニットにおいて異物排除部が非排除位置にある状態を示す平面図であり、（ｂ）は側面図である。図１３（ａ）は、図１１の給電ユニットにおいて異物排除部が排除位置にある状態を示す平面図であり、（ｂ）は側面図である。図１１〜図１３において、図中左側が車両Ｖの前方側である。
【００５１】
本実施形態の給電システムは、第１実施形態と同様に、磁界共鳴方式を用いて非接触で地面側から車両に電力を供給する。なお、給電側と受電側とを電磁的に結合させることにより電力を伝送するものであれば、磁界共鳴方式以外の方式を用いてもよい。
【００５２】
本実施形態の給電システム２は、（１）第１実施形態の異物排除部４０に代えて、移動可能に設けられた異物排除部材としての異物排除部４０Ｂを有する、（２）レール部４４及び図示しない移動手段をさらに有する構成であり、これら（１）、（２）以外は第１実施形態と同一の構成である。そのため、同一構成要素には同一符号を付して詳細説明を省略する。
【００５３】
給電システム２は、図１に示す給電システム１と同様の構成を有し、地面Ｇに配置される給電部としての給電装置２０Ｂと、車両Ｖに配置される受電部としての受電装置３０と、を備えている。
【００５４】
給電装置２０Ｂは、高周波電源２１と、給電ユニット２２Ｂと、整合器２７と、制御部２８と、を備えている。また、給電装置２０Ｂは、レール部４４と、図示しない移動手段と、をさらに備えている。
【００５５】
給電ユニット２２Ｂは、給電側コイル２３と、給電側コンデンサ体２４と、給電側ケース２５と、異物排除部４０Ｂと、を有している。
【００５６】
異物排除部４０Ｂは、四角錐形状の１つのスペーサ４１と、１つのスペーサ４１より若干高さが低い四角錐形状の複数の他のスペーサ４２と、１つのスペーサ４１が中央に固定して取り付けられるとともにこの１つのスペーサ４１の周囲を囲むように複数の他のスペーサ４２が固定して取り付けられる平板状のベース部材４３と、を有している。この給電ユニット２２Ｂにおいて、スペーサ４１及び複数の他のスペーサ４２は、ゴム材料や発泡樹脂材料などの弾性を有しかつ磁束を透過する材料により形成されている。
【００５７】
また、給電ユニット２２Ｂは、給電側ケース２５の上面から外部に延在し、異物排除部４０Ｂのベース部材４３が延在方向に移動可能に取り付けられるレール部４４と、ベース部材４３をレール部４４に沿って移動させる図示しないモータなどからなる移動手段と、をさらに有している。移動手段は、制御部２８に接続されている。
【００５８】
給電ユニット２２Ｂは、例えば、非接触給電動作を行わないとき、制御部２８により所定の制御信号が送られて、移動手段によりベース部材４３を図１２に示す給電側ケース２５上に重ならない非排除位置Ｐ１に移動させる。そして、給電ユニット２２Ｂは、非接触給電を行うとき、制御部２８により所定の制御信号が送られて、移動手段によりベース部材４３を図１３に示す給電側ケース２５上に重なる排除位置Ｐ２に移動させる。
【００５９】
つまり、異物排除部４０Ｂ（スペーサ４１、４２）を非排除位置Ｐ１に置いておき、車両Ｖが給電側ケース２５（即ち、給電側コイル２３）の配設位置まで移動されて給電側コイル２３と受電ユニット３２とが上下方向に対向したときに、異物排除部４０Ｂを排除位置Ｐ２に移動させる。
【００６０】
以上より、本実施形態によれば、給電側コイル２３上に重なる排除位置Ｐ２と、給電側コイル２３上に重ならない非排除位置Ｐ１との間を移動可能に設けられた異物排除部４０Ｂを備えている。そして、異物排除部４０Ｂが、磁束を透過する材料を用いて上方に凸の山形に形成された１又は複数のスペーサ４１、４２を備え、異物排除部４０Ｂが排除位置Ｐ２にあるとき、１つのスペーサ４１が給電側コイル２３の中央部分に重なるように配置されている。このようにしたことから、例えば、異物排除部４０Ｂを非排除位置Ｐ１に置いておき、車両Ｖが給電ユニット２２Ｂの配設位置まで移動されて給電ユニット２２Ｂと受電ユニット３２とが上下方向に対向したときに、異物排除部４０Ｂを排除位置Ｐ２に移動させることで、異物排除部４０Ｂの移動により給電側コイル２３上（具体的には、給電側ケース２５上）の異物Ｅを押しのけることができる。また、給電ユニット２２Ｂと受電ユニット３２とが上下方向に対向したときに、これらの間の空間における給電側コイル２３の中央部分上方の空間部分が、上記１つのスペーサ４１によって埋められる。また、スペーサ４１、４２が山形に形成されているので、スペーサ４１、４２上に異物Ｅが置かれても傾斜面により下方に落ちる。そのため、異物Ｅが給電側コイル２３の中央部分上方に留まることをより確実に回避して、異物Ｅの発熱を抑制することができる。また、車両Ｖによって異物排除部４０Ｂが踏みつけられてしまうことを回避でき、スペーサ４１、４２の変形を抑制できる。
【００６１】
以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の給電ユニット及び給電システムは上記実施形態の構成に限定されるものではない。以下に、図１４〜図１６を参照して上記実施形態の変形例の構成について説明する。図１４〜図１６において、上記実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
【００６２】
例えば、上述した第１実施形態の給電ユニット２２は、スペーサ４１の形状が固定されている（外力が加わっていないときは一定形状となる）ものであったが、これに限定されるものではなく、スペーサが非接触給電動作時にのみ山形を形成するような構成としてもよい。このような構成の一例である給電ユニット２２Ｃを、図１４〜図１６に示す。
【００６３】
給電ユニット２２Ｃが有する異物排除部４０Ｃは、例えば、ゴム材料や樹脂材料で膜状に形成された柔軟部材４８を有している。また、給電ユニット２２Ｃは、この柔軟部材４８に流体としての空気を導入する流体導入手段としての送風機４９をさらに有している。柔軟部材４８は、送風機４９により内部に空気が導入されると膨らんで、四角錐形状の１つのスペーサ部４８ａと、この１つのスペーサ部４８ａを囲むように配置された四角錐形状の複数の他のスペーサ部４８ｂと、形成するように構成されている。また、柔軟部材４８には、送風機４９による空気の導入を停止すると萎むように微少な空気排出孔が設けられている。柔軟部材４８は、空気により膨らんだときに１つのスペーサ部４８ａが給電側コイル２３の中央部分に重ねて配置されるように、給電側ケース２５の上面に固定して取り付けられている。送風機４９は、制御部２８に接続されている。本実施形態において、送風機４９は、例えば、給電側コイル２３などの冷却に用いる送風機と兼用している。もちろん、送風機４９を柔軟部材４８への空気導入専用とした構成としてもよい。
【００６４】
給電ユニット２２Ｃは、例えば、非接触給電動作を行わないとき、制御部２８により所定の制御信号が送られて、送風機４９による空気の導入を停止して柔軟部材４８を萎ませる。そして、給電ユニット２２Ｃは、非接触給電を行うとき、制御部２８により所定の制御信号が送られて、送風機４９により空気を導入して柔軟部材４８を膨らませる。
【００６５】
つまり、スペーサ４１、４２部を萎ませておき、車両Ｖが給電側ケース２５（即ち、給電側コイル２３）の配設位置まで移動されて給電側コイル２３と受電ユニット３２とが上下方向に対向したときに、スペーサ４１、４２を膨らませる。柔軟部材４８が山形に膨らむことにより給電側ケース２５上の異物Ｅを押しのけることができる。そのため、異物Ｅが給電側コイル２３の上方に留まることをより確実に回避して、異物Ｅの発熱を抑制することができる。
【００６６】
また、給電ユニット２２Ｃにおいて、送風機４９を断続的に動作させてもよい。これにより、柔軟部材４８が膨らんだり萎んだりすることにより振動する。このようにすることにより、膨らむことにより山形となった柔軟部材４８のスペーサ部４８ａ、４８ｂ上に、万が一異物Ｅが留まってしまったような場合においても、柔軟部材４８の振動により当該異物Ｅを落下させることができる。そのため、異物Ｅが給電側コイル２３の上方に留まることをより確実に回避して、異物Ｅの発熱を抑制することができる。上記構成において、送風機４９に代えて液体ポンプを備え、空気に代えて液体を柔軟部材４８に導入するようにしてもよい。また、上記変形例の構成を、上記第２実施形態に適用してもよい。
【００６７】
上述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の給電ユニット及び給電システムの構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６８】
１          給電システム
２０        給電装置
２２、２２Ａ〜２２Ｃ  給電ユニット
２３        給電側コイル（給電コイル）
２４        給電側コンデンサ体
２５        給電側ケース
３０        受電装置
３２        受電ユニット
３３        受電側コイル
３４        受電側コンデンサ体
３５        受電側ケース
４０、４０Ａ〜４０Ｃ  異物排除部（異物排除部材）
４１、４２  スペーサ
４１ａ      スペーサの先端
４８        柔軟部材
４８ａ、４８ｂ  スペーサ部（スペーサ）
４９        送風機（流体導入手段）
Ｐ１        非排除位置
Ｐ２        排除位置
Ｇ          地面
Ｖ          車両
Ｅ          異物
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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