(57)【要約】【課題】給電範囲または給電距離を広げても、パッドの面積の増加を抑制できる給電パッドを提供する。【解決手段】両端部にそれぞれ磁極領域１２、１３が設定された第１フェライト１４と、各磁極領域１２、１３の周囲にそれぞれ、第１フェライト１４の端の外方から第１フェライト１４の本体部の上面に渡って渦状に巻かれた第１給電コイル１６、１７と、２つの磁極領域１２、１３の間で第１フェライト１４の本体部に巻回された第２給電コイル１８と、を備え、各第１給電コイル１６、１７はそれぞれ、第１フェライト１４の本体部の上面において１段に巻かれ、第１フェライト１４の端部外方において上下に２段に巻かれ、第１および第２給電コイル１６、１７、１８には、磁極領域１２、１３の一方から他方へ第１フェライト１４の上方を通る磁束経路が形成されるよう電圧が印加される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触給電に用いられる給電パッドであって、
両端部にそれぞれ磁極領域が設定された平板状の磁性体と、
前記磁性体の各磁極領域の周囲にそれぞれ、前記磁性体の端の外方から前記磁性体の本体部の上面に渡って渦状に巻かれた第１給電コイルと、
前記磁性体の２つの磁極領域の間で前記磁性体の本体部に巻回された第２給電コイルと、
を備え、
前記各第１給電コイルはそれぞれ、前記磁性体の本体部の上面において１段に巻かれ、前記磁性体の端部外方において上下に２段に巻かれ、
前記第１および第２給電コイルには、前記磁極領域の一方から他方へ前記磁性体の上方を通る磁束経路が形成されるよう電圧が印加される
ことを特徴とする給電パッド。
【請求項２】
前記各第１給電コイルがそれぞれ、
まず磁性体の磁極領域に内側から外側へ、前記磁性体の上面の下方における前記磁性体の端の外方から前記磁性体の本体部の上面に渡って所定回数巻かれた後、
前記磁性体の上面の上方における前記磁性体の端の外方から前記磁性体の本体部の上面に渡って内側から外側へ所定回数巻かれる
ことを特徴とする請求項１に記載の給電パッド。
【請求項３】
前記磁性体に設定された磁極領域に、前記磁性体に接する第２の磁性体を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の給電パッド。
【請求項４】
交流電源に接続される給電パッドと、
バッテリが搭載されたフォークリフトに配設された受電パッドと、
前記フォークリフトに配設され、前記受電パッドから送られてくる電流を整流する整流器と、
を備え、
前記給電パッドが請求項１〜３のいずれか１項に記載の給電パッドであり、
前記給電パッドから前記受電パッドへ非接触で電力を供給して、前記フォークリフトに搭載された前記バッテリを充電する
ことを特徴とするフォークリフトの非接触充電システム。
【請求項５】
前記受電パッドを予め保持し、かつ前記給電パッドを前記受電パッドに対向させて収納可能な隙間を形成する給電パッド収納部を備えた筐体が、前記フォークリフトに配設されていることを特徴とする請求項４に記載のフォークリフトの非接触充電システム。
【請求項６】
前記受電パッドが、前記バッテリの収納空間を覆う前記フォークリフトの背面カバーの内側の空間に固定されていることを特徴とする請求項４に記載のフォークリフトの非接触充電システム。
【請求項７】
非接触給電に用いられる受電パッドであって、
両端部にそれぞれ磁極領域が設定された平板状の磁性体と、
前記磁性体の各磁極領域の周囲にそれぞれ、前記磁性体の端の外方から前記磁性体の本体部の上面に渡って渦状に巻かれた第１受電コイルと、
前記磁性体の２つの磁極領域の間で前記磁性体の本体部に巻回された第２受電コイルと、
を備え、
前記各第１受電コイルはそれぞれ、前記磁性体の本体部の上面において１段に巻かれ、前記磁性体の端部外方において上下に２段以上に巻かれた
ことを特徴とする受電パッド。
【請求項８】
前記各第１受電コイルがそれぞれ、
まず磁性体の磁極領域に内側から外側へ、前記磁性体の上面の上方における前記磁性体の端の外方から前記磁性体の本体部の上面に渡って所定回数巻かれた後、
前記磁性体の上面の下方における前記磁性体の端の外方から前記磁性体の本体部の上面に渡って内側から外側へ所定回数巻かれる巻き方で、前記磁性体の端部外方において、下方へ段を重ねるように巻かれる
ことを特徴とする請求項７に記載の受電パッド。
【請求項９】
前記磁性体に設定された磁極領域に、前記磁性体に接する第２の磁性体を設けたことを特徴とする請求項７または８に記載の受電パッド。
【請求項１０】
高周波電流が供給される１次側の給電コイルから非接触で給電され、負荷に給電する非接触給電設備の２次側受電回路であって、
前記１次側の給電コイルより起電力が誘起される第１受電コイルおよび第２受電コイルが形設された請求項７〜９のいずれか１項に記載の受電パッドと、
前記第１受電コイルに並列に接続され、この第１受電コイルと共に前記高周波電流の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、
前記共振コンデンサの両端を、接続状態と開放状態に切り換えるスイッチ手段と、
前記共振回路の出力電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路と、
前記第２受電コイルから出力される電流を整流して前記負荷へ出力する整流回路と、
前記整流回路より前記負荷へ出力される電流を検出する電流検出回路と、
前記負荷の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記高周波電流の周波数あるいはその２倍の周波数をスイッチング周波数とし、前記ゼロクロス検出回路により検出されるゼロクロス点に同期して前記スイッチ手段ヘ駆動パルスを出力し、この駆動パルスがオンのときにスイッチ手段を接続状態とし、オフのときにスイッチ手段を開放状態とするパルス発生回路と、
を備え、
前記パルス発生回路は、前記電流検出回路により検出された電流と予め設定された基準電流とを比較して、前記駆動パルスのパルス幅を制御することにより、前記負荷へ出力される電流を前記基準電流に一定に制御する定電流制御機能と、前記電圧検出回路により検出された電圧と予め設定された基準電圧とを比較して、前記駆動パルスのパルス幅を制御することにより、前記負荷へ印加される電圧を前記基準電圧に一定に制御する定電圧制御機能とを有し、前記定電流制御機能または定電圧制御機能を実行する
ことを特徴とする非接触給電設備の２次側受電回路。
【請求項１１】
高周波電流が供給される１次側の給電コイルから非接触で給電され、負荷に給電する非接触給電設備の２次側受電回路であって、
前記１次側の給電コイルより起電力が誘起される第１受電コイルおよび第２受電コイルが形設された請求項７〜９のいずれか１項に記載の受電パッドと、
前記第１受電コイルに並列に接続され、この第１受電コイルと共に前記高周波電流の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、
前記第２受電コイルの両端を、接続状態と開放状態に切り換えるスイッチ手段と、
前記第２受電コイルの出力電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路と、
前記第２受電コイルから出力される電流を整流して前記負荷へ出力する整流回路と、
前記整流回路から負荷へ出力される電流を検出する電流検出回路と、
前記負荷の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記高周波電流の周波数あるいはその２倍の周波数をスイッチング周波数とし、前記ゼロクロス検出回路により検出されるゼロクロス点に同期して前記スイッチ手段ヘ駆動パルスを出力し、この駆動パルスがオンのときにスイッチ手段を接続状態とし、オフのときにスイッチ手段を開放状態とするパルス発生回路と、
を備え、
前記パルス発生回路は、前記電流検出回路により検出された電流と予め設定された基準電流とを比較して、前記駆動パルスのパルス幅を制御することにより、前記負荷へ出力される電流を前記基準電流に一定に制御する定電流制御機能と、前記電圧検出回路により検出された電圧と予め設定された基準電圧とを比較して、前記駆動パルスのパルス幅を制御することにより、前記負荷へ印加される電圧を前記基準電圧に一定に制御する定電圧制御機能とを有し、前記定電流制御機能または定電圧制御機能を実行する
ことを特徴とする非接触給電設備の２次側受電回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電力伝達（ＩＰＴ：inductive power transfer）によって非接触で電力を伝達するためのパッドと、そのパッドを用いたフォークリフトの非接触充電システム及び非接触給電設備の２次側受電回路に関し、特に、誘導電力伝達によって非接触で２次側へ電力を給電し、外形が低く実質的に平面状である給電パッドと、その給電パッドを用いたフォークリフトの非接触充電システム、および、誘導電力伝達によって非接触で１次側から電力を受電し、外形が低く実質的に平面状である受電パッドと、その受電パッドを用いた非接触給電設備の２次側受電回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
誘導電力伝達（ＩＰＴ）による非接触充電システムと、誘導電力伝達のための１次側または２次側の巻線を備えたパッドの一例が、特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示された電力伝達パッドは、電力を「ピックアップ」するデバイス（すなわち、非接触充電システムの２次側の巻線）として電気自動車に搭載されるとともに、「給電パッド」（すなわち、１次側の巻線）としてガレージの床面に固定される。この電力伝達パッドは、アルミニウム製の円形ケース内に、等間隔で放射状に８本のフェライトバーを配設し、これら各フェライトバーの上面中央部を横切るように渦状のコイルを形設して構成されており、コイルに印加される電圧により各フェライトバーに磁束経路が形成される。具体的には、磁束は、フェライトバーの一方の端部から上方向に飛び出し、パッドの前面の上方を通って、フェライトバーの他方の端部に直交して入るように伝播する。よって、磁束経路は、コイルを含み、楕円形に近い形になると考えられる。なお、パッドの後面には、上記アルミニウム製の円形ケースに妨げられるので磁束は通らない。
【０００３】
上記した電力伝達パッドは、実際は、８本のフェライトバーがそれぞれ磁束のパターンを与える。これら各磁束のパターンの最も高い位置では、磁束線は本質的に水平である。しかしながら、この水平の磁束は相対的にパッドに近く（パッドからパッドの直径の４分の１程度伸ばしたところである）、またパッドのまさに中心では、水平の磁束は存在しない（最も磁束密度の大きい箇所は、理想的には、パッドの中心であるが、そのパッドの中心では、実際には、使用可能な水平の磁束成分はゼロである）。よって、給電パッドの上方にピックアップが正確に位置決めされなければ、電力が有効にピックアップに誘導されず、電気自動車のピックアップと地上の給電パッドとの相対位置を精密に制御しなくてはならないという問題があった。なお、特許文献１に開示されている電力伝達パッドの直径は４００ｍｍで、厚さは２５ｍｍ程度であるので、通常は、給電パッドとピックアップとの間の間隔を５０ｍｍ以内にして、給電パッドとピックアップを完璧に揃える必要があった。
【０００４】
このような問題を解消する電力伝達パッドの一例が、特許文献２に開示されている。この特許文献２に開示されているパッドは、磁気透過性の磁心の両端部にそれぞれ磁極領域を設定し、各磁極領域の周りにそれぞれ、平面的に螺旋状にコイルを巻いて構成されている。このようにコイルを形設することにより、一方の磁極領域からパッドに入る磁束は、磁心を通って他方の磁極領域へ伝達され、その後、その他方の磁極領域からパッドを出て、空気中を通って一方の磁極領域に到る。このように形成された磁束経路は本質的にパッドの前面の上方にあり、パッドの前面を越えて空間にループ状のアーチを形成する。このため、パッドの前面の上方の有意の距離に有意の水平の磁束成分が提供される。よって、地上の給電パッドに対する電気自動車のピックアップの上下方向の位置が多少ずれても、また横方向の位置が多少ずれても、有効に給電できる。
【０００５】
特許文献３には、フォークリフトのバッテリに非接触で給電（充電）する非接触充電システムが開示されている。この特許文献３に開示されている非接触充電システムは、所定位置の床面下方に敷設したコイル状の電線に交流電源から交流電圧を印加して磁界を発生させ、その磁界により、フォークリフトの車体の下部下方に突設したコア付き巻線に誘導電圧（交流電圧）を誘起させる構成となっている。
【０００６】
特許文献４には、充電（給電）対象の電池を駆動源として移動可能な移動体に搭載され、所定位置において前記電池に非接触で給電（充電）する非接触給電設備の２次側受電回路が開示されている。この特許文献４に開示されている非接触給電設備の２次側受電回路は、共振回路の一部となる第１コイルと、その第１コイルよりも少ない巻数の第２コイルが、同一の磁性体に巻かれて成る受電カプラを備えており、その受電カプラの第２コイルが負荷回路に接続されている。この構成により、１次側の給電カプラから非接触で電力が伝達される２次側の受電カプラに、トランス（降圧変圧器）の機能を持たせて、共振回路で発生させる電圧よりも低い電圧で負荷に給電することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００８／１４０３３３号
【特許文献２】国際公開第２０１０／０９０５３９号
【特許文献３】特開平６−８６４７０号公報（図３）
【特許文献４】特開２０１１−１３９０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献２に開示されている電力伝達パッドにおいて、有意な水平磁束成分が提供される電力伝達パッドの前面からの距離（給電範囲または給電距離）を広げるために、２つの磁極領域間の距離を広げるとともに、コイルのターン数を増やして起磁力を高めようとすると、この電力伝達パッドは、各磁極領域の周囲にそれぞれ、平面的に螺旋状にコイルを巻いて構成されているため、パッドの平面的な広がりが大きくなる。そして、１次側（給電側）の電力伝達パッドと２次側（受電側）の電力伝達パッドは、外形寸法（面積）を略一致させて使用されるので（１次側のパッドの面積が２次側のパッドよりも若干大きいことが多い）、１次側のパッドの面積が増加すると、２次側のパッドの面積も大きくなる。一方、フォークリフトは、一般の電気自動車と比べてパッドを取り付け得るスペースが狭く、パッドの面積が大きくなるほど、パッドの取り付け箇所が制約される。したがって、フォークリフトの非接触充電システムに、特許文献２に開示されているパッドを用いるときに、１次側のパッドの給電範囲または給電距離を広げようとすると、２次側のパッドの面積が大きくなり、２次側のパッドの取り付けが困難になるという問題があった。
【０００９】
また特許文献２に開示されている電力伝達パッドは、各磁極領域に対して螺旋状に巻かれたコイルのみを備えているので、パッドにトランス（降圧変換器）の機能を持たせることができない。このため、例えば、電気二重層キャパシタなどの定格電圧が低い電池を充電するなど、定格電圧が低い負荷用に設計された非接触給電設備の２次側受電回路に、特許文献２に開示されているパッドを用いるときには、パッドとは別にトランスが必要となり、回路規模が大きくなるという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、給電範囲または給電距離を広げても、パッドの面積の増加を抑制できる給電パッドと、その給電パッドを用いたフォークリフトの非接触充電システム、および、定格電圧が低い負荷用に設計された非接触給電設備の２次側受電回路に適用されても、回路規模の拡大を抑制できる受電パッドと、その受電パッドを用いた非接触給電設備の２次側受電回路を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、非接触給電に用いられる給電パッドであって、両端部にそれぞれ磁極領域が設定された平板状の磁性体と、前記磁性体の各磁極領域の周囲にそれぞれ、前記磁性体の端の外方から前記磁性体の本体部の上面に渡って渦状に巻かれた第１給電コイルと、前記磁性体の２つの磁極領域の間で前記磁性体の本体部に巻回された第２給電コイルと、を備え、前記各第１給電コイルはそれぞれ、前記磁性体の本体部の上面において１段に巻かれ、前記磁性体の端部外方において上下に２段に巻かれ、前記第１および第２給電コイルには、前記磁極領域の一方から他方へ前記磁性体の上方を通る磁束経路が形成されるよう電圧が印加されることを特徴とするものである。
【００１２】
上記構成によれば、磁極領域に対して渦状に巻かれる第１給電コイルを、磁性体の端部外方で上下に２段に巻くことにより、特許文献２に開示の如くコイルを横一列に巻いたパッドと比較して、パッドの平面的な寸法を短くできる。よって、コイルを横一列に巻いたパッドと比較して、給電範囲または給電距離を広げたときのパッドの面積の増加を抑制できる。加えて、磁性体の端部外方において第１給電コイルが磁性体に近づくことになるので、磁性体の起磁力が強くなり、性能が向上する。さらに、磁性体の端の外方を第１給電コイルが通過することにより、第１給電コイルの一方の端部を磁性体の裏側から引き出す必要がなくなり、パッドの製作が容易となる。
また、給電範囲または給電距離を広げようとするほど、コイルのターン数が増加するので、磁極領域に対して渦状に巻かれたコイルのみを備える給電パッドの場合、磁性体の端部外方でコイルを上下に２段に巻いたとしても、要求される給電範囲または給電距離によっては、パッドの面積が大きくなり過ぎるおそれがある。この問題に対処する方法として、磁性体の端部外方でコイルを上下に３段以上に巻くことが考えられる。しかし、磁性体の端部外方でコイルを上下に３段以上に巻くと、パッドの平面的な寸法の増加を抑えつつ、コイルのターン数を増やすことはできても、磁性体の端部外方に磁界が集中して、その磁界が集中する箇所で発熱量が増え、コイルを形成する導体がダメージを受けるおそれがある。これに対し、２つの磁極領域の周囲にそれぞれ第１給電コイルを渦状に巻き、かつ、２つの磁極領域の間で磁性体の本体部に第２給電コイルを巻回させることにより、第２給電コイルのターン数の分だけ第１給電コイルのターン数を減らすことができ、給電範囲または給電距離を広げる場合でも、磁性体の端部外方で第１給電コイルを上下に３段以上に巻く必要がなくなる。よって、給電範囲または給電距離を広げる場合に、第１給電コイルを形成する導体が受ける、熱によるダメージを増加させることなく、パッドの面積の増加を抑制することが可能となる。加えて、パッドの面内でコイルが分散されるので、熱が一部に集中せず、パッド全体の放熱性が良好となる。さらに、磁界が一部に集中しないので、パッドの前方の空間に磁界が一様に分布する。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記各第１給電コイルがそれぞれ、まず磁性体の磁極領域に内側から外側へ、前記磁性体の上面の下方における前記磁性体の端の外方から前記磁性体の本体部の上面に渡って所定回数巻かれた後、前記磁性体の上面の上方における前記磁性体の端の外方から前記磁性体の本体部の上面に渡って内側から外側へ所定回数巻かれることを特徴とするものである。この巻き方によれば、第１給電コイルを磁性体の本体部の上面において１段に巻き、磁性体の端部外方において上下に２段に巻くことが可能となる。さらに、磁性体の端部外方において、第１給電コイルが磁性体の上面の下方を通過した後にその上面の上方を通過することになるので、パッドの製作が容易となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明であって、前記磁性体に設定された磁極領域に、前記磁性体に接する第２の磁性体を設けたことを特徴とするものである。この構成によれば、磁極領域に第２の磁性体を設けたことにより、さらに磁性体の起磁力が強くなり、性能が向上する。
【００１５】
また前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項４に記載の発明は、交流電源に接続される給電パッドと、バッテリが搭載されたフォークリフトに配設された受電パッドと、前記フォークリフトに配設され、前記受電パッドから送られてくる電流を整流する整流器と、を備え、前記給電パッドが請求項１〜３のいずれか１項に記載の給電パッドであり、前記給電パッドから前記受電パッドへ非接触で電力を供給して、前記フォークリフトに搭載された前記バッテリを充電することを特徴とするものである。
【００１６】
上記構成によれば、特許文献２に開示されたパッドを使用した場合と比較して、給電範囲または給電距離を広げたときの給電パッドと受電パッドの平面的な寸法の増加を抑制できる。よって、受電パッドをフォークリフトに配設する位置の自由度が向上するので、受電パッドの取り付けが容易となる。加えて、特許文献２に開示されたパッドを使用した場合と比較して、給電パッドと受電パッドの磁性体の起磁力が強くなり、性能が向上する。さらに、給電パッドの第１給電コイルを形成する導体が受ける、熱によるダメージを増加させることなく、給電範囲または給電距離を広げることが可能となる。そして、給電範囲または給電距離が広がることにより、フォークリフトに配設された受電パッドの給電パッドに対する位置決めに求められる精度が、緩和される。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明であって、前記受電パッドを予め保持し、かつ前記給電パッドを前記受電パッドに対向させて収納可能な隙間を形成する給電パッド収納部を備えた筐体が、前記フォークリフトに配設されていることを特徴とするものである。この構成によれば、運転者の技量にかかわらず、確実にフォークリフトのバッテリに非接触で給電できる。加えて、受電パッドの配置の自由度が向上する。また、給電パッドを地中に埋設したり、壁や柱に固定する必要がなくなり、給電パッドの敷設にかかる時間及び費用を減じせしめることができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明であって、前記受電パッドが、前記バッテリの収納空間を覆う前記フォークリフトの背面カバーの内側の空間に固定されていることを特徴とするものである。この構成によれば、フォークリフト内部に受電パッドを設置することが可能となるので、フォークリフトの外部に受電パッドが露出せず、外部の環境の影響を受電パッドが受けないようにすることが可能となる。また、フォークリフトの空きスペースを利用して受電パッドを設置することが可能となる。
【００１９】
また前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項７に記載の発明は、非接触給電に用いられる受電パッドであって、両端部にそれぞれ磁極領域が設定された平板状の磁性体と、前記磁性体の各磁極領域の周囲にそれぞれ、前記磁性体の端の外方から前記磁性体の本体部の上面に渡って渦状に巻かれた第１受電コイルと、前記磁性体の２つの磁極領域の間で前記磁性体の本体部に巻回された第２受電コイルと、を備え、前記各第１受電コイルはそれぞれ、前記磁性体の本体部の上面において１段に巻かれ、前記磁性体の端部外方において上下に２段以上に巻かれたことを特徴とするものである。
【００２０】
上記構成によれば、磁極領域に対して渦状に巻かれる第１受電コイルを、磁性体の端部外方で上下に２段以上に巻くことにより、特許文献２に開示の如くコイルを横一列に巻いたパッドと比較して、パッドの平面的な寸法を短くできる。加えて、磁性体の端部外方において第１受電コイルが磁性体に近づくことになるので、磁性体の起磁力が強くなり、性能が向上する。さらに、磁性体の端の外方を第１受電コイルが通過することにより、第１受電コイルの一方の端部を磁性体の裏側から引き出す必要がなくなり、パッドの製作が容易となる。
また、２つの磁極領域の間で磁性体の本体部に第２受電コイルが巻回されるので、受電パッドを降圧変圧器として動作させることが可能となる。つまり、第１受電コイルのターン数と第２受電コイルのターン数を調整することにより、第１受電コイルに発生する電圧よりも低い電圧を第２受電コイルから取り出して、負荷へ供給することが可能となる。よって、例えば、電気二重層キャパシタなどの定格電圧が低い電池を充電するなど、定格電圧が低い負荷用に設計された非接触給電設備の２次側受電回路に適用されても、回路規模の拡大を抑制できる。加えて、第１受電コイルを共振回路に使用することが可能となる。そして、これにより、効率良く電力を負荷へ供給することが可能となる。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明であって、前記各第１受電コイルがそれぞれ、
まず磁性体の磁極領域に内側から外側へ、前記磁性体の上面の上方における前記磁性体の端の外方から前記磁性体の本体部の上面に渡って所定回数巻かれた後、
前記磁性体の上面の下方における前記磁性体の端の外方から前記磁性体の本体部の上面に渡って内側から外側へ所定回数巻かれる巻き方で、前記磁性体の端部外方において、下方へ段を重ねるように巻かれる
ことを特徴とするものである。この巻き方によれば、第１受電コイルを磁性体の本体部の上面において１段に巻き、磁性体の端部外方において上下に２段以上に巻くことが可能となる。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の発明であって、前記磁性体に設定された磁極領域に、前記磁性体に接する第２の磁性体を設けたことを特徴とするものである。この構成によれば、磁極領域に第２の磁性体を設けたことにより、さらに磁性体の起磁力が強くなり、性能が向上する。
【００２３】
また前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１０に記載の発明は、高周波電流が供給される１次側の給電コイルから非接触で給電され、負荷に給電する非接触給電設備の２次側受電回路であって、
前記１次側の給電コイルより起電力が誘起される第１受電コイルおよび第２受電コイルが形設された請求項７〜９のいずれか１項に記載の受電パッドと、
前記第１受電コイルに並列に接続され、この第１受電コイルと共に前記高周波電流の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、
前記共振コンデンサの両端を、接続状態と開放状態に切り換えるスイッチ手段と、
前記共振回路の出力電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路と、
前記第２受電コイルから出力される電流を整流して前記負荷へ出力する整流回路と、
前記整流回路より前記負荷へ出力される電流を検出する電流検出回路と、
前記負荷の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記高周波電流の周波数あるいはその２倍の周波数をスイッチング周波数とし、前記ゼロクロス検出回路により検出されるゼロクロス点に同期して前記スイッチ手段ヘ駆動パルスを出力し、この駆動パルスがオンのときにスイッチ手段を接続状態とし、オフのときにスイッチ手段を開放状態とするパルス発生回路と、
を備え、
前記パルス発生回路は、前記電流検出回路により検出された電流と予め設定された基準電流とを比較して、前記駆動パルスのパルス幅を制御することにより、前記負荷へ出力される電流を前記基準電流に一定に制御する定電流制御機能と、前記電圧検出回路により検出された電圧と予め設定された基準電圧とを比較して、前記駆動パルスのパルス幅を制御することにより、前記負荷へ印加される電圧を前記基準電圧に一定に制御する定電圧制御機能とを有し、前記定電流制御機能または定電圧制御機能を実行する
ことを特徴とするものである。
【００２４】
上記構成によれば、平板状の磁性体と、その磁性体の両端部に設定された各磁極領域の周囲にそれぞれ渦状に巻かれた第１受電コイルと、その磁性体の２つの磁極領域の間で、その磁性体の本体部に巻回された第２受電コイルと、を備えた受電パッドを、受電カプラとして使用することにより、その受電カプラにトランス（降圧変圧器）の機能を持たせて、回路規模の拡大を抑制できる。また、第１受電コイルと第２受電コイルが同一のＥ字形コアに巻かれて成る受電カプラを使用する場合に比べて、受電カプラの高さ寸法を減少させることが可能となる。加えて、Ｅ字形コアは設計（寸法）の変更が困難であるのに対し、平板状の磁性体は設計（寸法）の変更が容易であるので、上記受電パッドは、Ｅ字形コアを用いた受電カプラと比べて、設計（寸法）の自由度が高い。このため、受電カプラを設置するスペースを確保するために非接触給電設備の２次側受電回路に課される制約が、Ｅ字形コアを使用する場合に比べて緩和される。
【００２５】
また前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１１に記載の発明は、高周波電流が供給される１次側の給電コイルから非接触で給電され、負荷に給電する非接触給電設備の２次側受電回路であって、
前記１次側の給電コイルより起電力が誘起される第１受電コイルおよび第２受電コイルが形設された請求項７〜９のいずれか１項に記載の受電パッドと、
前記第１受電コイルに並列に接続され、この第１受電コイルと共に前記高周波電流の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、
前記第２受電コイルの両端を、接続状態と開放状態に切り換えるスイッチ手段と、
前記第２受電コイルの出力電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路と、
前記第２受電コイルから出力される電流を整流して前記負荷へ出力する整流回路と、
前記整流回路から負荷へ出力される電流を検出する電流検出回路と、
前記負荷の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記高周波電流の周波数あるいはその２倍の周波数をスイッチング周波数とし、前記ゼロクロス検出回路により検出されるゼロクロス点に同期して前記スイッチ手段ヘ駆動パルスを出力し、この駆動パルスがオンのときにスイッチ手段を接続状態とし、オフのときにスイッチ手段を開放状態とするパルス発生回路と、
を備え、
前記パルス発生回路は、前記電流検出回路により検出された電流と予め設定された基準電流とを比較して、前記駆動パルスのパルス幅を制御することにより、前記負荷へ出力される電流を前記基準電流に一定に制御する定電流制御機能と、前記電圧検出回路により検出された電圧と予め設定された基準電圧とを比較して、前記駆動パルスのパルス幅を制御することにより、前記負荷へ印加される電圧を前記基準電圧に一定に制御する定電圧制御機能とを有し、前記定電流制御機能または定電圧制御機能を実行する
ことを特徴とするものである。
【００２６】
上記構成によれば、平板状の磁性体と、その磁性体の両端部に設定された各磁極領域の周囲にそれぞれ渦状に巻かれた第１受電コイルと、その磁性体の２つの磁極領域の間で、その磁性体の本体部に巻回された第２受電コイルと、を備えた受電パッドを、受電カプラとして使用することにより、その受電カプラにトランス（降圧変圧器）の機能を持たせて、回路規模の拡大を抑制できる。また、第１受電コイルと第２受電コイルが同一のＥ字形コアに巻かれて成る受電カプラを使用する場合に比べて、受電カプラの高さ寸法を減少させることが可能となる。加えて、Ｅ字形コアは設計（寸法）の変更が困難であるのに対し、平板状の磁性体は設計（寸法）の変更が容易であるので、上記受電パッドは、Ｅ字形コアを用いた受電カプラと比べて、設計（寸法）の自由度が高い。このため、受電カプラを設置するスペースを確保するために非接触給電設備の２次側受電回路に課される制約が、Ｅ字形コアを使用する場合に比べて緩和される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の給電パッドは、磁性体の両端部に設定された各磁極領域の周囲にそれぞれ渦状に第１給電コイルを巻くとともに、その磁性体の２つの磁極領域の間で、その磁性体の本体部に第２給電コイルを巻回させることにより、コイルを横一列に巻いたパッドと比較して、給電範囲または給電距離を広げたときのパッドの平面的な寸法の増加を抑制できる、という効果を有している。また本発明のフォークリフトの非接触充電システムは、コイルを横一列に巻いたパッドを使用する場合と比較して、給電範囲または給電距離を広げたときの給電パッドと受電パッドの平面的な寸法の増加を抑制でき、受電パッドの取り付けが容易になる、という効果を有している。
【００２８】
本発明の受電パッドは、磁性体の両端部に設定された各磁極領域の周囲にそれぞれ渦状に第１受電コイルを巻くとともに、その磁性体の２つの磁極領域の間で、その磁性体の本体部に第２受電コイルを巻回させることにより、受電パッドを降圧変圧器として動作させることが可能となり、例えば、電気二重層キャパシタなどの定格電圧が低い電池を充電するなど、定格電圧が低い負荷用に設計された非接触給電設備の２次側受電回路に適用されても、回路規模の拡大を抑制できる、という効果を有している。また本発明の非接触給電設備の２次側受電回路は、平板状の磁性体と、その磁性体の両端部に設定された各磁極領域の周囲にそれぞれ渦状に巻かれた第１受電コイルと、その磁性体の２つの磁極領域の間で、その磁性体の本体部に巻回された第２受電コイルと、を備えた受電パッドを、受電カプラとして使用することにより、その受電カプラにトランス（降圧変圧器）の機能を持たせて、回路規模の拡大を抑制できる、という効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１における給電パッドの平面図である。
【図２】同給電パッドの断面図である。
【図３】同給電パッドの一部拡大平面図である。
【図４】同給電パッドの一部拡大断面図である。
【図５】同給電パッドの磁束経路を示す説明図である。
【図６】同給電パッドを組み込んだ回路の一例を示す回路図である。
【図７】本発明の実施の形態１における受電パッドの平面図である。
【図８】同受電パッドの断面図である。
【図９】同受電パッドを組み込んだ回路の一例を示す回路図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における非接触充電システムの要部を示す斜視図である。
【図１１】同非接触充電システムの要部を示す側面図である。
【図１２】同非接触充電システムで用いる支持台の一例を示す断面図である。
【図１３】同支持台の変形例を示す断面図である。
【図１４】同非接触充電システムの変形例を示す斜視図である。
【図１５】本発明の実施の形態１における非接触充電システムの他例１を示す斜視図である。
【図１６】本発明の実施の形態１における非接触充電システムの他例２を示す斜視図である。
【図１７】本発明の実施の形態１における非接触充電システムの他例３を示す斜視図である。
【図１８】本発明の実施の形態１における非接触充電システムの他例４を示す斜視図である。
【図１９】同非接触充電システムの他例４の要部を示す一部拡大側面図である。
【図２０】本発明の実施の形態１における非接触充電システムの他例５で用いる筐体の一例を示す斜視図である。
【図２１】同非接触充電システムの他例５の要部を示す斜視図である。
【図２２】同非接触充電システムの他例５の変形例１の要部を示す斜視図である。
【図２３】同非接触充電システムの他例５の変形例２の要部を示す斜視図である。
【図２４】同非接触充電システムの他例５の変形例３の要部を示す斜視図である。
【図２５】同非接触充電システムの他例５で用いる筐体の変形例を示す図である。
【図２６】本発明の実施の形態１における非接触充電システムの他例６を示す斜視図である。
【図２７】本発明の実施の形態２における受電パッドの平面図である。
【図２８】同受電パッドの断面図である。
【図２９】同受電パッドの一部拡大平面図である。
【図３０】同受電パッドの一部拡大断面図である。
【図３１】本発明の実施の形態２における非接触給電設備の２次側受電回路を備えた電池の充電システムの構成図である。
【図３２】同非接触給電設備の２次側受電回路の回路図である。
【図３３】同非接触給電設備の２次側受電回路で使用される第１受電コイルの接続図である。
【図３４】同非接触給電設備の２次側受電回路の共振コンデンサの両端電圧の特性図である。
【図３５】同非接触給電設備の２次側受電回路を使用して充電される電池の充電遷移図である。
【図３６】本発明の実施の形態２における非接触給電設備の２次側受電回路の変形例の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、同じ構成要素には同じ符号を付与することによって重複する説明を省略する。また、図面は、理解し易くするために、それぞれの構成要素を模式的に図示している。なお、以下の実施の形態で示す各構成要素の形状や、各構成要素の寸法やコイルのターン数などの数値等は、一例であって特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。また、以下の実施の形態で示す各構成要素の組み合わせは一例であって特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で、適宜、組み合わせることが可能である。
【００３１】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１における給電パッドと、その給電パッドを用いたフォークリフトの非接触充電システムについて説明する。
【００３２】
図１は本実施の形態１における給電パッドの平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、図１および図２に示すように、給電パッド１１は、両端部にそれぞれ磁極領域１２、１３が設定された細長い板状（スリップ状）の第１フェライト（磁性体の一例）１４と、これら磁極領域１２、１３にそれぞれ、第１フェライト１４の両端に合わせて、且つ第１フェライト１４の上面に接して設けられた板状の第２フェライト（第２の磁性体の一例）１５と、第１フェライト１４の各磁極領域１２、１３の周囲にそれぞれ、第１フェライト１４の端の外方から第１フェライト１４の本体部の上面に渡って渦状（螺旋状）に巻かれた第１給電コイル１６、１７と、２つの磁極領域１２、１３の間で第１フェライト１４の本体部に巻回された第２給電コイル１８と、これら第１フェライト１４、第２フェライト１５、第１給電コイル１６、１７、および第２給電コイル１８を支持する、アルミニウム等の金属材からなる薄い皿状の背面プレート１９を備えており、背面プレート１９内には、第２フェライト１５の前面（上面）を除いて樹脂２０が充填されて、背面プレート１９に、第１フェライト１４、第２フェライト１５、第１給電コイル１６、１７、および第２給電コイル１８が固定されている。各コイル１６、１７、１８の両端部はそれぞれ、背面プレート１９の外方に引き出されており、端子２１が取り付けられている。
２つの磁極領域１２、１３間の距離Ｓは、有意な水平磁束成分が提供される給電パッド１１の前面からの距離（給電範囲または給電距離）を決める因子の一つであり、その給電範囲または給電距離は、距離Ｓが長くなるほど、大きくなる。
【００３３】
各第１給電コイル１６、１７はそれぞれ、図２に示すように、第１フェライト１４の本体部の上面において１段に巻かれ、第１フェライト１４の端の外方において、上下に２段に巻かれている。
ここで、第１給電コイル１６、１７の巻き方の一例について図３、図４に示す拡大図を参照して説明する。図３は本実施の形態１における給電パッドの一部拡大平面図、図４は本実施の形態１における給電パッドの一部拡大断面図である。本実施の形態１では、各第１給電コイル１６、１７のターン数は共に１３ターンとしている。
【００３４】
一方の第１給電コイル１６は、次のように巻く。
（１）まず第１給電コイル１６は、磁極領域１２に内側から外側へ、第１フェライト１４の側面の外方（第１フェライト１４の上面下方における第１フェライト１４の端の外方）から第１フェライト１４の本体部の上面に渡って、７ターン巻かれる。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７の導線１６ａに相当する。
（２）第１給電コイル１６が所定回数巻かれると、Ｎｏ．８の導線１６ａが第２フェライト１５の側面の外方（第１フェライト１４の上面の上方における第１フェライト１４の端の外方）から第１フェライト１４の本体部の上面に巻かれる。
（３）最後に、第１給電コイル１６は、第２フェライト１５の側面の外方（第１フェライト１４の上面の上方における第１フェライト１４の端の外方）から第１フェライト１４の本体部の上面に渡って、内側から外側へ、５ターン巻かれる。Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１３の導線１６ａに相当する。
他方の第１給電コイル１７も、一方の第１給電コイル１６と同様に巻く。
これにより、第２フェライト１５の下方に位置する第１フェライト１４の端部外方を第１給電コイル１６、１７が通過した後に、第１フェライト１４の上方に位置する第２フェライト１５の端部外方を第１給電コイル１６、１７が通過するので、パッドの製作が容易となる。
【００３５】
第２給電コイル１８は、第１フェライト１４の本体部に巻きつける。本実施の形態１では、第２給電コイル１８のターン数は１５ターンとしている。
【００３６】
第１給電コイル１６、１７、および第２給電コイル１８には、磁極領域１２、１３の一方から他方へ第１フェライト１４の上方を通る磁束経路が形成されるよう電圧が印加される。これにより、図５に示すように、磁束が、一方の磁極領域１２、１３（一方の第２フェライト１５）から第１フェライト１４の内部を通って他方の磁極領域１３、１２（他方の第２フェライト１５）から出て、空気中を通って一方の磁極領域１２、１３に到る磁束経路２２が形成され、すなわち給電パッド１１の上方の空間にアーチ状の磁束経路２２が形成され、給電パッド１１の前面の上方の有意の距離に有意の水平の磁束成分が提供される。なお、背面プレート１９が磁気シールドとして作用することから、給電パッド１１の後面の側の空間には、本質的に磁束経路は形成されない。
【００３７】
例えば、図６に示すように、第１給電コイル１６、１７、および第２給電コイル１８を直列に接続して、商用電源２３（例えば、ＡＣ２００Ｖ）に接続する高周波電源装置２４から第１給電コイル１６、１７、および第２給電コイル１８に高周波電圧を印加してもよい。これにより、第１給電コイル１６、１７、および第２給電コイル１８に、磁極領域１２、１３の一方から他方へ第１フェライト１４の上方を通る磁束経路２２が形成されるよう電圧が印加される。なお、図６には、２つの第１給電コイル１６、１７が高周波電源装置２４に直接接続された回路構成を示しているが、その２つの第１給電コイル１６、１７と高周波電源装置２４との間に、直列に接続された第１給電コイル１６、１７、および第２給電コイル１８と共に、高周波電圧の周波数で共振する共振コンデンサを接続してもよい。この場合、直列に接続された第１給電コイル１６、１７、および第２給電コイル１８に対して、共振コンデンサを並列に接続して並列共振回路を構成してもよいし、直列に接続して直列共振回路を構成してもよい。
【００３８】
以上のように本実施の形態１によれば、各第１給電コイル１６、１７がそれぞれ第１フェライト１４の端部外方で上下２段に巻かれるので、特許文献２に開示の如くコイルを横一列の巻いたパッドと比較して、パッドの平面的な寸法を短くできる。よって、コイルを横一列に巻いたパッドと比較して、給電範囲または給電距離を広げたときのパッドの面積の増加を抑制できる。またフェライト１４、１５の端部外方において第１給電コイル１６、１７がフェライト１４、１５に近づくので、フェライト１４、１５の起磁力が強くなり、性能を向上できる。さらに、フェライト１４、１５の端の外方を第１給電コイル１６、１７が通過することにより、各第１給電コイル１６、１７の一方の端部をそれぞれ下方のフェライト１４の裏側から引き出す必要がなくなり、各第１給電コイル１６、１７の両端部をそれぞれ背面プレート１９から引き出しやすくなる。よって、パッドの製作が容易となる。
【００３９】
また本実施の形態１によれば、第２フェライト１５の下方に位置する第１フェライト１４の端部外方を第１給電コイル１６、１７が通過した後に、第１フェライト１４の上方に位置する第２フェライト１５の端部外方を第１給電コイル１６、１７が通過するので、パッドの製作が容易となる。
【００４０】
また本実施の形態１によれば、各磁極領域１２、１３にそれぞれ、第１フェライト１４に接する第２フェライト１５を設けたので、第１給電コイル１６、１７を巻きやすくなり、作業性を向上でき、パッドの製作が容易となり、さらにフェライト１４、１５の起磁力が強くなり、性能を向上できる。
【００４１】
また本実施の形態１によれば、２つの磁極領域１２、１３の間で第１フェライト１４の本体部に第２給電コイル１８を巻回させたので、各磁極領域１２、１３の周囲にそれぞれ螺旋状に巻かれる各第１給電コイル１６、１７のターン数の増加を抑えつつ、給電パッド１１のアンペア回数を増加させて、給電パッド１１の起磁力を増加させることが可能となる。つまり、給電範囲または給電距離を広げるためには、２つの磁極領域１２、１３間の距離Ｓを広げるとともに、コイルのターン数を増やす必要があるが、各磁極領域１２、１３に対して渦状に巻かれたコイルのみを備える場合、フェライト１４、１５の端部外方でコイルを上下に２段に巻いたとしても、要求される給電範囲または給電距離によっては、パッドの平面的な寸法が大きくなり過ぎるおそれがある。この問題に対処する方法として、フェライト１４、１５の端部外方でコイルを上下に３段以上に巻くことが考えられる。しかし、フェライト１４、１５の端部外方でコイルを上下に３段以上に巻くと、パッドの平面的な寸法の増加を抑えつつ、コイルのターン数を増やすことはできても、フェライト１４、１５の端部外方に磁界が集中して、その磁界が集中する箇所で発熱量が増え、コイルを形成する導体がダメージを受けるおそれがある。これに対し、２つの磁極領域１２、１３の周囲にそれぞれ第１給電コイル１６、１７を渦状に巻き、かつ、２つの磁極領域１２、１３の間で第１フェライト１４の本体部に第２給電コイル１８を巻回させることにより、第２給電コイル１８のターン数の分だけ第１給電コイル１６、１７のターン数を減らすことができ、給電範囲または給電距離を広げる場合でも、フェライト１４、１５の端部外方で第１給電コイル１６、１７を上下に３段以上に巻く必要がなくなる。よって、給電範囲または給電距離を広げる場合に、第１給電コイル１６、１７を形成する導体１６ａ、１７ａが受ける、熱によるダメージを増加させることなく、給電パッド１１の面積の増加を抑制することが可能となる。加えて、給電パッド１１の面内でコイルが分散されるので、熱が一部に集中せず、給電パッド１１全体の放熱性が良好となる。さらに、磁界が一部に集中しないので、給電パッド１１の前方の空間に磁界が一様に分布する。
【００４２】
また本実施の形態１では、各第１給電コイル１６、１７がそれぞれ、まず第１フェライト１４の磁極領域１２、１３に内側から外側へ、第１フェライト１４の上面の下方における当該第１フェライト１４の端の外方（第１フェライト１４の側面の外方）から当該第１フェライト１４の本体部の上面に渡って所定回数（本実施の形態１では、７ターン）巻かれた後、第１フェライト１４の上面の上方における当該第１フェライト１４の端の外方（第２フェライト１５の側面の外方）から当該第１フェライト１４の本体部の上面に渡って内側から外側へ所定回数（本実施の形態１では、６ターン）巻かれる場合について説明した。この巻き方によれば、各第１給電コイル１６、１７をそれぞれ第１フェライト１４の本体部の上面において１段に巻き、フェライト１４、１５の端部外方において上下に２段に巻くことが可能となる。但し、第１給電コイル１６、１７の巻き方は、この巻き方に限定されるものではない。
【００４３】
また本実施の形態１では、給電パッド１１の後面から磁束が漏洩しないように、金属材からなる背面プレート１９を使用している。但し、本実施の形態１では、第１フェライト１４の本体部に第２給電コイル１８が巻回されており、その第２給電コイル１８から発生する磁束が、背面プレート１９を誘導加熱する。そこで、本実施の形態１では、第２給電コイル１８のターン数を、各第１給電コイル１６、１７のターン数の合計値よりも少なくすることにより、誘導加熱の影響を小さくしている。具体的には、本実施の形態１では、各第１給電コイル１６、１７のターン数をそれぞれ１３ターン（したがって、合計値は２６ターン）とし、第２給電コイル１８のターン数を１５ターンとする場合を例示している。なお、第１給電コイル１６、１７のターン数は１３ターンに限定されるものではない。同様に、第２給電コイル１８のターン数は１５ターンに限定されるものではない。
【００４４】
なお本実施の形態１では、各磁極領域１２、１３にそれぞれ第２フェライト１５を固定しているが、第２フェライト１５が無くても、給電パッド１１としての機能を果たすことができる。
また本実施の形態１では、第１給電コイル１６、１７、および第２給電コイル１８を３本の導線１６ａ、１７ａ、１８ａによって形成しているが、第１給電コイル１６、１７、および第２給電コイル１８を直列接続する場合には、１本の導線により第１給電コイル１６、１７、および第２給電コイル１８を形成してもよい。
また図１、図２には、各第１給電コイル１６、１７がそれぞれ、第２給電コイル１８に重なることなく、第１フェライト１４の本体部の上面において平面的に１段に巻かれる構成が図示されているが、例えば後述する図２８に示す構成と同様に、第１給電コイル１６、１７の少なくとも一方が第２給電コイル１８に重なっていてもよい。
【００４５】
続いて、上記説明した給電パッド１１を用いたフォークリフトの非接触充電システムについて説明する。以下で説明するフォークリフトの非接触充電システムは、既存のカウンタバランス式の電動フォークリフト（バッテリ車）に搭載されているバッテリ（例えば、鉛蓄電池）を充電するためのものである。
【００４６】
まず、上記説明した給電パッド１１を用いた非接触充電システムにおいて用いることが可能な受電パッドの一例について説明する。
【００４７】
非接触給電に用いられる受電パッドには、例えば図７、図８に示すような構成の受電パッド２５を使用することが可能である。図７は本実施の形態１に係るフォークリフトの非接触充電システムにおいて使用される受電パッドの平面図、図８は図７のＡ−Ａ断面図であり、図７、図８に示す受電パッド２５は、両端部にそれぞれ磁極領域２６、２７が設定された細長い板状（スリップ状）の第１フェライト（磁性体の一例）２８と、これら磁極領域２６、２７にそれぞれ、第１フェライト２８の両端に合わせて、且つ第１フェライト２８の上面に接して設けられた板状の第２フェライト（第２の磁性体の一例）２９と、第１フェライト２８の各磁極領域２６、２７の周囲にそれぞれ、第１フェライト２８の端の外方から第１フェライト２８の本体部の上面に渡って渦状（螺旋状）に巻かれた受電コイル３０、３１と、これら第１フェライト２８、第２フェライト２９、受電コイル３０、３１を支持する、アルミニウム等の金属材からなる薄い皿状の背面プレート３２を備えており、背面プレート３２内には、第２フェライト２９の前面（上面）を除いて樹脂３３が充填されて、背面プレート３２に、第１フェライト２８、第２フェライト２９、受電コイル３０、３１が固定されている。各受電コイル３０、３１の両端部はそれぞれ、背面プレート３２の外方に引き出されており、端子３４が取り付けられている。各受電コイル３０、３１はそれぞれ、図８に示すように、第１フェライト２８の本体部の上面において平面的に１段に巻かれ、第１フェライト２８の端の外方において、上下に２段に巻かれている。つまり、図７、図８に示す受電パッド２５は、図１、図２に示す給電パッド１１から第２給電コイル１８を省いた構成と同様であるので、詳しい説明は割愛する。
このような受電パッド２５は、可搬であって通常３次元というよりも２次元的に配設でき、フォークリフトの非接触充電に有用である。また、各受電コイル３０、３１がそれぞれ第１フェライト２８の端部外方で上下２段に巻かれるので、特許文献２に開示の如くコイルを横一列の巻いたパッドと比較して、パッドの平面的な寸法を短くできる。よって、フォークリフト（特に既存のフォークリフト）への受電パッドの取り付けが容易となる。
【００４８】
受電パッド２５がフォークリフトの非接触充電に利用される場合、受電パッド２５は、ピックアップとしてフォークリフトに備えられて、フォークリフトに搭載されているバッテリを充電する充電器に接続される。上記したように、給電パッド１１の前面の上方の有意の距離に、有意の水平の磁束成分が提供される。したがって、ピックアップとして使用される受電パッド２５が、給電パッド１１から提供されるアーチ状の磁束経路内に配置されると、受電パッド２５が給電パッド１１に対して上下方向にずれても、また横方向にずれても、２つの受電コイル３０、３１に誘導電圧（高周波電圧）が誘起されて、フォークリフトのバッテリが充電される。
【００４９】
例えば図９に示すように、並列接続された２つの受電コイル３０、３１の両端に、これらの受電コイル３０、３１と共に高周波電圧の周波数で共振する共振コンデンサ３５を接続し、この共振コンデンサ３５の両端に充電器３６を接続して、バッテリ３７を充電する回路を構成してもよい。充電器３６は少なくとも整流器を含み、誘導電圧（高周波電圧）を直流電圧（例えば、ＤＣ３００Ｖ）に変換して、バッテリ３７を充電する。なお、図９には、２つの受電コイル３０、３１のそれぞれの両端に、１つの共振コンデンサ３５が共通に並列接続された回路構成を示しているが、受電コイル３０、３１に対して共振コンデンサ３５を直列に接続して直列共振回路を構成してもよい。また、図９には、２つの受電コイル３０、３１を並列に接続した回路構成を示しているが、これら２つの受電コイル３０、３１は直列に接続されてもよい。
【００５０】
図１０は本実施の形態１におけるフォークリフトの非接触充電システムの全体構成を説明するための斜視図、図１１は本実施の形態１におけるフォークリフトの非接触充電システムの全体構成を説明するための側面図である。図１０および図１１に示すフォークリフトの非接触充電システムは、図示しない高周波電源装置（交流電源の一例）に接続される１次側の給電パッド１１と、バッテリ（例えば、鉛蓄電池）３８とそのバッテリ３８を充電する充電器３９とが搭載されたフォークリフト４０に配設された２次側の受電パッド（ピックアップ）２５と、フォークリフト４０に配設され、受電パッド２５から送られてくる高周波電圧を直流電圧に変換して充電器３９へ送る整流器４１と、を備え、１次側の給電パッド１１から２次側の受電パッド２５へ非接触で電力を供給して、フォークリフト４０に搭載されているバッテリ３８を充電する。
【００５１】
さらに、この非接触充電システムは、地面に設置されて、フォークリフト４０の一方の側部に装着されている車輪（前輪４２ａおよび後輪４２ｂ）が乗ることが可能な、例えばアルミニウム製の支持台４３を備え、給電パッド１１が支持台４３に設けられており、支持台４３（フォークリフト４０の一方の側部の下方）から給電パッド１１によって供給される電力を受電できるよう、受電パッド２５がフォークリフト４０の一方の側部の下面または下部に設けられている。
【００５２】
給電パッド１１の第１給電コイル１６、１７および第２給電コイル１８は、直列接続されており、例えば図６に示すように、商用電源２３に接続する高周波電源装置２４から高周波電圧が印加される。
【００５３】
既存のフォークリフト４０は、商用電源に繋がるケーブルの先端に設けられているプラグが人手によって差し込まれるコネクタを装備しており、そのコネクタは充電器３９に接続している。充電器３９は少なくとも整流器を含み、商用電源からケーブルを介してコネクタに供給された交流電圧（例えば、ＡＣ２００Ｖ）を直流電圧（例えば、ＤＣ３００Ｖ）に変換して、その変換された直流電圧によってバッテリ３９を充電する。そこで、本実施の形態１では、フォークリフト４０に装備されているコネクタ（図示せず）に受電パッド２５が整流器４１を介して接続する構成としている。この構成によれば、１次側の給電パッド１１の上方にアーチ状の形成されている磁束経路内に２次側の受電パッド２５が配置されたとき、その受電パッド２５の２つの受電コイル３０、３１に誘導電圧（高周波電圧）が誘起され、その誘導電圧が整流器４１によって直流電圧（例えば、ＤＣ３００Ｖ）となり、その直流電圧がフォークリフト４０に装備されているコネクタ（図示せず）に供給される。そして、フォークリフト４０に搭載されている充電器３９により、フォークリフト４０のバッテリ３８が充電される。なお、受電パッド２５を含む負荷回路は、例えば図９に示す回路構成に整流器４１を追加した構成としてもよい。すなわち、共振コンデンサ３５と充電器３６（図１１の充電器３９に対応する）との間に整流器４１を接続した構成としてもよい。
【００５４】
支持台４３は、図１１に示すように平坦な上面４３ａを有し、フォークリフト４０の進行方向に長い。支持台４３の上面４３ａの長さは、フォークリフト４０が所定の充電位置で停止しているときに、フォークリフト４０の一方の側部の前輪４２ａおよび後輪４２ｂが上面４３ａに同時に乗ることが可能な長さにする。なお、既存の電動フォークリフトのホイールベースは一定ではない。そこで、支持台４３の上面４３ａの長さは、充電対象のフォークリフトのホイールベースに対応させる。ここで、上記したように、受電パッド２５が給電パッド１１に対して上下方向にずれても、また横方向にずれても、２つの受電コイル３０、３１に誘導電圧（高周波電圧）が誘起されるので、その許容される横方向のずれ量に合わせて、既存の電動フォークリフトのホイールベースを複数のグループに分けて、各グループごとに支持台４３の上面４３ａの長さを決定することができる。または、支持台４３を、複数のパーツを繋げる構成にして、充電対象のフォークリフト４０のホイールベースに合せて、地面に載置して繋げるパーツの数を変化させることにより、支持台４３の上面４３ａの長さを変更してもよい。この場合も、上記した許容される横方向のずれ量に合わせて、既存の電動フォークリフトのホイールベースを複数のグループに分けることにより、支持台４３を構成するパーツの数を減らすことができる。あるいは、支持台４３の上面４３ａの長さは、既存の電動フォークリフトのホイールベースの中で最大のホイールベースに対応させてもよい。
【００５５】
給電パッド１１を支持台４３に設ける位置は、例えば、フォークリフト４０の前輪４２ａからの距離によって決定してもよい。このようにすれば、フォークリフト４０の前輪４２ａが所定の位置に停止したときに、支持台４３に設けられた給電パッド１１から発生する交番磁界によって誘導電圧が誘起される位置に、フォークリフト４０に設けられた受電パッド２５を配置させることができる。フォークリフト４０の前輪４２ａの位置決めは、上記したように、受電パッド２５が給電パッド１１に対して上下方向にずれても、また横方向にずれても、２つの受電コイル３０、３１に誘導電圧（高周波電圧）が誘起されるので、例えば図１０に示すように、運転者が停止線４４を目印にフォークリフト４０を停止させることにより実現してもよい。
【００５６】
支持台４３の高さＨは、給電パッド１１の厚み（高さ）に依存する。フォークリフト４０の一方の側部の前輪４２ａおよび後輪４２ｂのみが支持台４３に乗り、他方の側部に装着されている前輪および後輪が地面に支持される場合、支持台４３に乗ったフォークリフト４０は傾くので、支持台４３の高さが高くなるほど、フォークリフト４０は不安定な状態となるが、本実施の形態１の給電パッド１１は、その厚さを薄くすることができ、例えば２．５ｃｍの厚みにすることができる。このため、支持台４３の高さＨは、例えば４０ｍｍ程度とすることができる。よって、本実施の形態１によれば、片輪が支持台４３に乗り上げて傾斜するフォークリフト４０の不安定さを軽減することができる。
支持台４３の幅Ｗは、フォークリフト４０の車輪４２の幅以上とし、例えば３００ｍｍにする。但し、上記したように支持台４３に乗ったフォークリフト４０は傾くので、その傾斜したフォークリフト４０の車体の下面が支持台４３に接触しない程度の幅以下にする必要がある。また、前輪４２ａと後輪４２ｂの内側面と外側面の少なくとも一方の位置が車体の幅方向においてずれているときには、より外側にある外側面と、より内側にある内側面との間の、車体の幅方向における間隔以上に、支持台４３の幅Ｗは設定される。
なお、支持台４３には、図示するように、フォークリフト４０の乗り降りがスムーズになるように、フォークリフト４０の進行方向の両端部にスロープ４３ｂを設けてもよい。
【００５７】
給電パッド１１は、図１２に示すように、給電パッド１１の厚みよりも深い凹部４５を支持台４３に形成して、その凹部４５内に給電パッド１１を配設するとともに、その凹部４５の上面に、フォークリフト４０の重量に耐え得る蓋４６を設けてもよい。蓋４６の材質には、給電パッド１１から発生する磁界（磁束）に与える影響が小さいものを選択する。あるいは、フォークリフト４０の重量に耐え得る筐体内に給電パッド１１を設けて、その筐体の上面が支持台４３の上面４３ａと同一平面となるように、その筐体を支持台４３に配置してよい。その筐体の材質には、給電パッド１１から発生する磁界（磁束）に与える影響が小さいものを選択する。
【００５８】
給電パッド１１への高周波電圧の印加は、例えば、フォークリフト４０の一方の側部の前輪４２ａおよび後輪４２ｂが支持台４３に乗り上げて、前輪４２ａが所定の位置で停止した後に、運転者または操作者が、高周波電圧の印加を指示するスイッチを操作することによって開始してもよいし、例えば図１３に示すように、支持台４３の凹部４５内に反射型フォトインタラプタ４７を配置するとともに、蓋４６に開口部４６ａを設け、その反射型フォトインタラプタ４７から発生する信号に基いて開始してもよい。
【００５９】
以上のように本実施の形態１の非接触充電システムでは、フォークリフト４０の一方の側部に装備されている前輪４２ａおよび後輪４２ｂが乗り上げる支持台４３に１次側の給電パッド１１が配設され、フォークリフト４０の一方の側部の下面または下部に２次側の受電パッド２５が配設される。
一方、ガレージの床面や駐車場の地面等に固定された給電パッドから、車体の下面に設けられた受電パッドへ、電力が非接触で伝達される一般的な電気自動車の非接触充電システムでは、車体の中心線上（車体の幅方向の中央）に受電パッドが配設される。しかし、非接触で電力を伝達する対象がフォークリフトである場合、フォークリフトの車体の下面に設ける受電パッドを、その車体の中心線上に配設すると、地面に固定された給電パッドにフォークが接触して、給電パッドが破損する虞がある。この問題を回避するには、給電パッドを地中に埋設する必要があり、給電パッドの敷設工事に時間及び費用を要する。さらに、受電パッドを取り付ける対象が既存のフォークリフトである場合、フォークリフトの車体は一般的な電気自動車に比べて重く、また強固であるため、車体の下面に設ける受電パッドを、車体の中心線上に取り付ける作業は、困難なものとなる。
これらの問題に対し、本実施の形態１によれば、１次側の給電パッド１１を地中に埋設せずに済むので、給電パッド１１の敷設が容易となり、その敷設にかかる時間及び費用を減じせしめることができる。さらに、２次側の受電パッド２５を取り付ける対象が既存のフォークリフト４０であっても、受電パッド２５をフォークリフト４０の一方の側部の下面または下部に配設すればよいので、車体の下面または下部に設ける受電パッド２５を、車体の中心線上に配設するのに比べて、受電パッド２５の取り付け及びメンテナンスが容易となる。また、支持台４３は、フォークリフト４０を所定の充電位置へガイドするガイド部としても機能することができ、一般的な電気自動車の非接触充電システムのように、給電パッドとは別の場所にガイド部を敷設せずに済むので、非接触充電システムの１次側を敷設するのにかかる労力及び費用を減じせしめることができる。
また本実施の形態１によれば、片輪が支持台４３に乗り上げてフォークリフト４０が傾斜するので、フォークリフト４０の重心が移動する。よって、支持台４３がフォークリフト４０から受ける圧力を減じせしめることができる。
【００６０】
なお、本実施の形態１では、運転者が停止線４４を目印にフォークリフト４０を停止させる場合について説明したが、例えば支持台４３に輪止めを設けることにより、フォークリフト４０の前輪４２ａの位置決めを実現してもよい。また、この場合、その輪止めに荷重センサを設けて、フォークリフト４０の前輪４２ａが輪止めに当接することによって荷重センサから発生する信号に基いて、１次側の給電パッド１１への高周波電圧の印加を開始してもよい。
また本実施の形態１では、フォークリフト４０の一方の側部に装着されている車輪（前輪４２ａおよび後輪４２ｂ）が乗ることが可能な支持台４３のみを地面に設置する場合について説明したが、上記したように、この場合、フォークリフト４０が傾き、不安定な状態となる。そこで、図１４に示すように、フォークリフト４０が傾斜しないように、フォークリフト４０の他方の側部に装着されている車輪が乗ることが可能な支持台４８をさらに地面に設置してもよい。この支持台４８には、１次側の給電パッドを設ける必要はない。
また支持台４３の幅Ｗは一定に限るものではなく、例えば、フォークリフト４０が乗り上げる側の端部の幅が広がっていてもよい。このようにすれば、フォークリフト４０が曲がりながら支持台４３に乗り上げるときにも、フォークリフト４０の後輪４２ｂを支持台４３に乗せることが容易となる。またフォークリフト４０の進行方向の両端部だけではなく、支持台４３の側面にも、スロープを設けてもよい。
【００６１】
続いて、フォークリフトの非接触充電システムの他例について説明する。上記した非接触充電システムは、車体の下方から非接触でフォークリフト４０に給電したが、図１５に示すように、車体の一方の側部または側面に受電パッド２５を配設して、車体の一方の側方から非接触でフォークリフト４０に給電するようにしてもよいし、図１６に示すように、座席４０ａの後方に受電パッド２５を配設して、車体の後方から非接触でフォークリフト４０に給電するようにしてもよいし、図１７に示すように、ヘッドガード４０ｂに受電パッド２５を配設して、車体の上方から非接触でフォークリフト４０に給電するようにしてもよいし、図１８、図１９に示すように、背面カバー４０ｃの裏のスペースに受電パッド２５を配設して、車体の後方から非接触でフォークリフト４０に給電するようにしてもよい。あるいは、図２０に示すような、受電パッド２５を予め保持する筐体５６を用いて、その筐体５６をフォークリフト４０に配設してもよい。
【００６２】
車体の一方の側方から非接触でフォークリフト４０に給電する場合、１次側の給電パッド１１は、フォークリフト４０の側面に対向できるように配設される。例えば図１５に示すように、柱４９に固定されて水平方向に突出する支持部材５０に、フォークリフト４０に配設した２次側の受電パッド２５と同じ高さ位置で１次側の給電パッド１１を支持させてもよい。停止線４４は、その停止線４４を目印に運転者がフォークリフト４０を停止させることにより、支持部材５０に支持されている給電パッド１１から発生する交番磁界によって誘導電圧が誘起される位置に、フォークリフト４０に設けられた受電パッド２５が配置されるように、地面に引かれている。
なお、１次側の給電パッド１１から発生する有意な磁界の範囲内に２次側の受電パッド２５が確実に配置されるように、アクチュエータによって突出方向に伸縮可能な支持アームを支持部材５０として用いて、給電パッド１１と受電パッド２５との間の間隔を調整できるようにしてもよい。また、停止線４４に代えて、フォークリフト４０の前輪４２ａを位置決めする輪止めを地面に敷設してもよい。あるいは、２次側の受電パッド２５が１次側の給電パッド１１から発生する有意な磁界の範囲内に配置されるようにフォークリフト４０をガイドする部材として、図１４に示す支持台４８を一対地面に設置してもよい。この場合、停止線４４に代えて、フォークリフト４０の前輪４２ａを位置決めする輪止めを一対の支持台４８のうちの少なくとも一方に設けてもよい。
【００６３】
車体の後方から非接触でフォークリフト４０に給電する場合、図１６に示すように、２次側の受電パッド２５は、座席４０ａの後方の、カウンタウエイト４０ｄの上方に設けられる。この受電パッド２５の配設は、例えば、受電パッド２５を保持可能な板状部材を座席４０ａの後方に固定することにより実現してもよい。一方、１次側の給電パッド１１は、フォークリフト４０の座席後面に対向できるように配設される。例えば図１６に示すように、壁５１に固定されて水平方向に突出する支持部材５２に、フォークリフト４０に配設した受電パッド２５と同じ高さ位置で給電パッド１１を支持させてもよい。停止線４４は、その停止線４４を目印に運転者がフォークリフト４０を停止させることにより、支持部材５２に支持されている給電パッド１１から発生する交番磁界によって誘導電圧が誘起される位置に、フォークリフト４０に設けられた受電パッド２５が配置されるように、地面に引かれている。
なお、１次側の給電パッド１１から発生する有意な磁界の範囲内に２次側の受電パッド２５が確実に配置されるように、アクチュエータによって突出方向に伸縮可能な支持アームを支持部材５２として用いて、給電パッド１１と受電パッド２５との間の間隔を調整できるようにしてもよい。また、停止線４４に代えて、フォークリフト４０の後輪４２ｂを位置決めする輪止めを地面に敷設してもよい。あるいは、２次側の受電パッド２５が１次側の給電パッド１１から発生する有意な磁界の範囲内に配置されるようにフォークリフト４０をガイドする部材として、図１４に示す支持台４８を一対地面に設置してもよい。この場合、停止線４４に代えて、フォークリフト４０の前輪４２aを位置決めする輪止めを一対の支持台４８のうちの少なくとも一方に設けてもよい。
【００６４】
車体の上方から非接触でフォークリフト４０に給電する場合、１次側の給電パッド１１はフォークリフト４０のヘッドガード４０ｂの上面に対向できるように配設される。例えば図１７に示すように、柱５３に固定されて水平方向に突出する支持部材５４に、フォークリフト４０のヘッドガード４０ｂよりも高い位置で、磁束経路が下方に形成されるように給電パッド１１を支持させてもよい。停止線４４は、その停止線４４を目印に運転者がフォークリフト４０を停止させることにより、支持部材５４に支持されている給電パッド１１から発生する交番磁界によって誘導電圧が誘起される位置に、フォークリフト４０に設けられた受電パッド２５が配置されるように、地面に引かれている。
なお、１次側の給電パッド１１から発生する有意な磁界の範囲内に２次側の受電パッド２５が確実に配置されるように、アクチュエータによって突出方向に伸縮可能な支持アームを支持部材５４として用いて、受電パッド２５に対する給電パッド１１の横方向（水平方向）の位置を調整できるようにしてもよい。また、停止線４４に代えて、フォークリフト４０の前輪４２ａを位置決めする輪止めを地面に敷設してもよい。また、２次側の受電パッド２５が１次側の給電パッド１１から発生する有意な磁界の範囲内に配置されるようにフォークリフト４０をガイドする部材として、図１４に示す支持台４８を一対地面に設置してもよい。この場合、停止線４４に代えて、フォークリフト４０の前輪４２ａを位置決めする輪止めを一対の支持台４８のうちの少なくとも一方に設けてもよい。
【００６５】
フォークリフト４０の車体の背面に設けられた背面カバー４０ｃの裏のスペースに受電パッド２５を設ける場合、図１８に示すように、フォークリフト４０の内部に受電パッド２５を設置することが可能となる。背面カバー４０ｃは開閉可能であり、背面カバー４０ｃを開くことで、フォークリフト４０の車体内部に設置されたバッテリ３８のメンテナンスが可能となる。なお、図１８（ａ）は背面カバー４０ｃが閉じている状態を示し、図１８（ｂ）は背面カバー４０ｃが開いている状態を示している。非接触でフォークリフト４０に給電する場合、１次側の給電パッド１１は、背面カバー４０ｃの裏のスペースに設けられた２次側の受電パッド２５に対向できるように配設される。例えば図１９に示すように、基台５５ａと、基台５５ａから鉛直方向に突出する鉛直柱５５ｂと、鉛直柱５５ｂから水平方向へ突出する支持部材５５ｃからなる台車５５を用いて、その台車５５の支持部材５５ｃに、フォークリフト４０に設けられた受電パッド２５に対向できるように給電パッド１１を支持させ、台車５５を移動させて給電パッド１１を受電パッド２５に近づけることにより、非接触給電を行ってもよい。背面カバー４０ｃが樹脂製である場合、図１９に示すように、背面カバー４０ｃを閉じたまま、非接触給電を行うことができる。
このように、受電パッド２５が、バッテリ３８の収納空間を覆うフォークリフト４０の背面カバー４０ｃの内側の空間に固定されることにより、フォークリフト４０の内部に受電パッド２５を設置することが可能となるので、フォークリフト４０の外部に受電パッド２５が露出せず、外部の環境の影響を受電パッド２５が受けないようにすることが可能となる。また、フォークリフト４０の空きスペースを利用して受電パッド２５を設置することが可能となる。
【００６６】
なお、図１５に示すように、車体の一方の側部または側面に受電パッド２５を配設する場合や、図１６に示すように、フォークリフト４０の座席４０ａの後方に受電パッド２５を配設する場合において、例えば図１９に示す構成と同様に、台車５５の支持部材５５ｃに、フォークリフト４０に設けられた受電パッド２５に対向できるように給電パッド１１を支持させ、台車５５を移動させて給電パッド１１を受電パッド２５に近づけることにより、非接触給電を行ってもよい。
【００６７】
続いて、受電パッド２５を予め保持する筐体５６を用いる場合について説明する。この筐体５６は、例えば図２０に示すように、給電パッド１１を受電パッド２５に対向させて収納可能な隙間５６ａを形成する給電パッド収納部５７を備え、例えば図２１に示すようにフォークリフト４０の座席４０ａの下に配置される。但し、この筐体５６を配置する位置は、特に限定されず、例えば図２２に示すようにフォークリフト４０の車体の側面に配置してもよいし、例えば図２３に示すように運転席の床に設置してもよいし、例えば図２４に示すように操作台４０ｅの側面に配置してもよい。非接触給電を行うときには、図２０に示すように、給電パッド１１を隙間５６ａに収納する。
このように、給電パッド１１を受電パッド２５に対向させて収納可能な隙間５６ａが形成された筐体５６を用いることで、運転者の技量にかかわらず、確実にフォークリフト４０のバッテリ３８を充電することが可能となる。加えて、受電パッド２５の配置の自由度が向上する。また、給電パッド１１を地中に埋設したり、壁や柱に固定する必要がなくなり、給電パッド１１の敷設にかかる時間及び費用を減じせしめることができる。
なお、筐体５６は、図２０に示すように、給電パッド１１の後面の全部を覆う構成に限定されるものではない。例えば図２５に示すように、筐体５６は、給電パッド１１の後面の一部を覆う構成であってもよい。なお、図２５（ａ）は斜視図、図２５（ｂ）は平面図（上面図）、図２５（ｃ）は側面図、図２５（ｄ）は正面図である。
【００６８】
以上説明した本実施の形態１におけるフォークリフトの非接触充電システムによれば、特許文献２に開示されたパッドを使用した場合と比較して、給電範囲または給電距離を広げたときの給電パッド１１と受電パッド２５の平面的な寸法の増加を抑制できる。よって、受電パッド２５をフォークリフトに配設する位置の自由度が向上するので、受電パッド２５の取り付けが容易となる。加えて、特許文献２に開示されたパッドを使用した場合と比較して、給電パッド１１と受電パッド２５の磁性体の起磁力が強くなり、性能が向上する。さらに、給電パッド１１の第１給電コイル１６、１７を形成する導体１６ａ、１７ａが受ける、熱によるダメージを増加させることなく、給電範囲または給電距離を広げることが可能となる。そして、給電範囲または給電距離が広がることにより、フォークリフト４０に配設された受電パッド２５の給電パッド１１に対する位置決めに求められる精度が、緩和される。
【００６９】
なお、本実施の形態１では、カウンタバランス式の電動フォークリフト（バッテリ車）を例に、フォークリフトの非接触充電システムを説明したが、本実施の形態１におけるフォークリフトの非接触充電システムは、例えば図２６に示すように、リーチ式の電動フォークリフト（バッテリ車）５８にも適用することができる。図２６に示す非接触充電システムは、図１０に示す非接触充電システムに対応しているが、本実施の形態１で説明した非接触充電システムの変形例や他の例も、リーチ式のフォークリフトに適用することができる。
また、上記説明したフォークリフトの非接触充電システムでは、受電パッドとして、図７、図８に示す受電パッド２５を使用する場合についてしたが、無論、フォークリフトの非接触充電システムにおいて使用可能な受電パッドの構成は図７、図８に示す構成に限定されるものではない。例えば、上記説明した給電パッド１１の構成を、受電パッドとして使用することも可能である。
【００７０】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２における受電パッドと、その受電パッドを用いた非接触給電設備の２次側受電回路について説明する。本実施の形態２の受電パッドも、前述した実施の形態１の給電パッド１１と同様に、両端部にそれぞれ磁極領域が設定された平板状の磁性体と、その磁性体の各磁極領域の周囲にそれぞれ、磁性体の端の外方から磁性体の本体部の上面に渡って渦状に巻かれたコイルと、磁性体の２つの磁極領域の間で磁性体の本体部に巻回されたコイルと、を備える。
【００７１】
図２７は本実施の形態２における受電パッドの平面図、図２８は図２７のＡ−Ａ断面図であり、図２７および図２８に示すように、受電パッド６１は、両端部にそれぞれ磁極領域６２、６３が設定された細長い板状（スリップ状）の第１フェライト（磁性体の一例）６４と、これら磁極領域６２、６３にそれぞれ、第１フェライト６４の両端に合わせて、且つ第１フェライト６４の上面に接して設けられた板状の第２フェライト（第２の磁性体の一例）６５と、第１フェライト６４の各磁極領域６２、６３の周囲にそれぞれ、第１フェライト６４の端の外方から第１フェライト６４の本体部の上面に渡って渦状（螺旋状）に巻かれた第１受電コイル６６、６７と、２つの磁極領域６２、６３の間で第１フェライト６４の本体部に巻回された第２受電コイル６８と、これら第１フェライト６４、第２フェライト６５、第１受電コイル６６、６７、および第２受電コイル６８を支持する、アルミニウム等の金属材からなる薄い皿状の背面プレート６９を備えており、背面プレート６９内には、第２フェライト６５の前面（上面）を除いて樹脂７０が充填されて、背面プレート６９に、第１フェライト６４、第２フェライト６５、第１受電コイル６６、６７、および第２受電コイル６８が固定されている。各コイル６６、６７、６８の両端部はそれぞれ、背面プレート６９の外方に引き出されており、端子７１が取り付けられている。
【００７２】
各第１受電コイル６６、６７はそれぞれ、図２８に示すように、第１フェライト６４の本体部の上面において１段に巻かれ、第１フェライト６４の端の外方において、上下に３段と４段に巻かれている。
ここで、第１受電コイル６６、６７の巻き方の一例について図２９、図３０に示す拡大図を参照して説明する。図２９は本実施の形態２における受電パッドの一部拡大平面図、図３０は本実施の形態２における受電パッドの一部拡大断面図である。この実施の形態２では、各第１受電コイル６６、６７のターン数は共に２０ターンとしている。
【００７３】
一方の第１受電コイル６６は、次のように巻く。
（１）まず第１受電コイル６６は、磁極領域６２に内側から外側へ、第２フェライト６５の側面の外方（第１フェライト６４の上面の上方における第１フェライト６４の端の外方）から第１フェライト６４の本体部の上面に渡って、６ターン巻かれる。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の導線６６ａに相当する。
（２）第１受電コイル６６が所定回数巻かれると、Ｎｏ．７の導線６６ａが、第２フェライト６５の下方に位置する第１フェライト６４の側面へ下ろされる。
（３）続いて第１受電コイル６６は、第２フェライト６５の下方に位置する第１フェライト６４の側面の外方（第１フェライト６４の上面の下方における第１フェライト６４の端の外方）から第１フェライト６４の本体部の上面に渡って、内側から外側へ、６ターン巻かれる。Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１２の導線６６ａに相当する。
（４）第１受電コイル６６が所定回数巻かれると、Ｎｏ．１３の導線６６ａが、Ｎｏ．７の導線６６ａの下方へ下ろされる。
（５）続いて第１受電コイル６６は、第２フェライト６５の下方に位置する第１フェライト６４の側面の外方（第１フェライト６４の上面の下方における第１フェライト６４の端の外方）から第１フェライト６４の本体部の上面に渡って、内側から外側へ、６ターン巻かれる。Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．１８の導線６６ａに相当する。
（６）第１受電コイル６６が所定回数巻かれると、Ｎｏ．１９の導線６６ａが、Ｎｏ．１３の導線６６ａの下方へ下ろされる。
（７）最後に、第１受電コイル６６は、第２フェライト６５の下方に位置する第１フェライト６４の側面の外方（第１フェライト６４の上面の下方における第１フェライト６４の端の外方）から第１フェライト６４の本体部の上面に渡って、内側から外側へ、２ターン巻かれる。Ｎｏ．１９およびＮｏ．２０の導線６６ａに相当する。
他方の第１受電コイル６７も、一方の第１受電コイル６６と同様に巻く。
【００７４】
第２受電コイル６８は、第１フェライト１４の本体部に巻きつける。本実施の形態２では、第２受電コイル６８のターン数は８ターンとしている。
【００７５】
以上説明したように本実施の形態２の受電パッド６１は、両端部にそれぞれ磁極領域６２、６３が設定された第１フェライト６４と、各磁極領域６２、６３の周囲にそれぞれ、第１フェライト６４の端の外方から第１フェライト６４の本体部の上面に渡って渦状に巻かれた第１受電コイル６６、６７と、２つの磁極領域６２、６３の間で第１フェライト６４の本体部に巻回された第２受電コイル６８と、を備えるので、降圧変圧器として動作させることが可能である。即ち、フェライト６４、６５によって所定の経路を磁束が通り、その磁束の経路において第１受電コイル６６、６７と第２受電コイル６８が互いに独立して巻かれているので、第１受電コイル６６、６７が接続される回路とは別の回路に第２受電コイル６８を接続して、第１受電コイル６６、６７と第２受電コイル６８のターン数を調整することにより、第１受電コイル６６、６７に発生する電圧よりも低い電圧を第２受電コイル６８から取り出すことが可能となる。以下、上記説明した受電パッド６１を降圧変圧器として用いる非接触給電設備の２次側受電回路について説明する。
【００７６】
図３１は本実施の形態２における非接触給電設備の２次側受電回路を備えた電池の充電システムの構成図であり、図３１において、Ａは、充電対象の電池を搭載し、この電池を駆動源として移動可能な車両（移動体、機器の一例）であり、Ｂは、車両Ａの電池を充電するための給電ステーションである。
【００７７】
図３１に示すように、１次側の給電ステーションＢには、給電カプラとして、給電パッド７２が設けられている。給電パッド７２には、例えば、前述した実施の形態１で説明した給電パッド１１が使用できる。さらに、給電ステーションＢには、商用電源から給電されて高周波電流を給電パッド７２へ供給するインバータ７３と、インバータ７３に対して給電の開始・停止を指令する給電コントローラ７４と、給電コントローラ７４に接続された給電側光送受信器（光通信器）７５が設けられている。
給電コントローラ７４には、受電を許可された車両Ａのデータ（例えば、認証ナンバー）が予め記憶されており、給電側光送受信器７５により、認証データを要求する信号が含まれた光信号を発信させている。また給電した車両Ａの履歴を記憶する機能を有している。
【００７８】
一方、受電側の車両Ａには、給電カプラに対向する受電カプラとして、受電パッド６１が設けられている。さらに、車両Ａには、受電パッド６１より給電されて、車両Ａに搭載された充電対象の電池（負荷、蓄電手段の一例）７６へ充電する定電流・定電圧制御機能付き充電装置７７と、充電装置７７に対して、充電の開始・停止を指令する受電コントローラ７８と、受電コントローラ７８に接続された受電側光送受信器（光通信器）７９と、電池７６の電圧や発熱を監視し、受電コントローラ７８へ、電池７６の電圧が低下すると充電要求信号を出力し、電池７６の電圧が上限電圧を超えたことを検出すると、あるいは電池７６の過熱を検出すると充電停止信号を出力する電池監視装置８０が設けられている。受電パッド６１と充電装置７７により、非接触給電設備の２次側受電回路が構成される。
【００７９】
上記説明したように受電パッド６１には第１受電コイル６６、６７および第２受電コイル６８が形設されており、これら第１受電コイル６６、６７および第２受電コイル６８は、給電パッド７２に形設されている給電コイルより起電力が誘起される。具体的には、給電パッド７２から提供されるアーチ状の磁束経路内に受電パッド６１が配置されると、第１受電コイル６６、６７および第２受電コイル６８に起電力が誘起される。したがって、本実施の形態２における非接触給電設備の２次側受電回路は、高周波電流が供給される１次側の給電パッド７２に設けられた給電コイルから非接触で給電されて、負荷（車両Ａに搭載された充電対象の電池７６）に給電する。
【００８０】
また受電コントローラ７８には、特有の認証データが記憶されており、給電側光送受信器７５から発信される光信号を受電側光送受信器７９が受信したことにより、給電パッド７２に対して受電パッド６１が対向したことを検出する機能と、受信した光信号の認証データ要求に応じて、特有の認証データを受電側光送受信器７９により送信する機能と、電池監視装置８０から入力する電池７６の充電要求信号に応じて、充電装置７７に対して充電の開始を指令し、また停止を指令する機能（詳細は後述する）と、受電終了信号を受電側光送受信器７９から送信する機能（詳細は後述する）を有している。
上記給電ステーションＢの給電コントローラ７４は、給電側光送受信器７５により受信した認証データと、受電を許可された車両Ａの認証データが一致すると、インバータ７３へ給電開始を指令し、受電終了信号を入力すると、インバータ７３へ給電停止を指令し、履歴を記憶する。
【００８１】
充電装置７７は、図３２に示すように、第１受電コイル８２に並列に接続され、この第１受電コイル８２と共に、給電コイル８１に供給される高周波電流の周波数に共振する共振回路８３を形成する共振コンデンサ８４を備える。ここで、給電コイル８１は、前述した実施の形態１の給電パッド１１の第１給電コイル１６、１７および第２給電コイル１８が直列接続された回路と等価であり、第１受電コイル８２は、受電パッド６１の第１受電コイル６６、６７が並列接続された回路（図３３（ａ）を参照）、または、受電パッド６１の第１受電コイル６６、６７が直列接続された回路（図３３（ｂ）を参照）と等価である。
【００８２】
充電装置７７は、図３２に示すように、さらに、
共振コンデンサ８４の両端を、接続状態と開放状態に切り換えるスイッチング素子（スイッチ手段の一例）８５と、
共振回路８３の出力電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路８６と、
第２受電コイル８７（前述した第２受電コイル６８に対応する）に接続され、第２受電コイル８７から出力される電流を整流して電池７６へ出力する全波整流回路８８と、
電池７６へ供給される電流を検出する電流検出回路８９および電池７６の電圧を検出する電圧検出回路９０を内蔵し、給電コイル８１へ供給される高周波電流の周波数をスイッチング周波数とし、ゼロクロス検出回路８６により検出されるゼロクロス点に同期してスイッチング素子８５ヘ駆動パルスを出力し、この駆動パルスがオンのときにスイッチング素子８５を接続状態とし、オフのときにスイッチング素子８５を開放状態とするパルス発生回路９１と、
を備えている。
【００８３】
パルス発生回路９１は、電流検出回路８９により検出された電流と電池７６が要求する基準電流とを比較し、または電圧検出回路９０により検出された電圧と電池７６が要求する定格電圧（基準電圧の一例）とを比較して、前記駆動パルスのパルス幅を制御することにより、電池７６へ供給される電流または電圧を一定に制御する定電流制御機能と定電圧制御機能（詳細は後述する）を有しており、定電流制御機能と定電圧制御機能のいずれかを選択して（切り換えて）実行する。またパルス発生回路９１は、電池７６から制御電源を得ている。
【００８４】
スイッチング素子８５は、第１トランジスタ（またはＭＯＳ−ＦＥＴ）８５ａとこの第１トランジスタ８５ａとは電流の流れる向きを逆にして並列接続された第１ダイオード８５ｂ、および第２トランジスタ（またはＭＯＳ−ＦＥＴ）８５ｃとこの第２トランジスタ８５ｃとは電流の流れる向きを逆にして並列接続された第２ダイオード８５ｄを、トランジスタ８５ａ、８５ｃに流れる電流の向きが逆となるように直列接続して構成されている。このスイッチング素子８５の構成により、パルス発生回路９１から駆動パルスが、第１トランジスタ８５ａまたは第２トランジスタ８５ｃに入力されると、スイッチング素子８５が接続状態となり、共振コンデンサ８４（共振回路８３）の両端が接続状態（短絡状態）とされる。
【００８５】
また図３４に示すように、パルス発生回路９１は、スイッチング周波数を高周波電流の周波数として、ゼロクロス発生回路８６により検出されるゼロクロス点（例えば、正から負へ反転するゼロクロス点）に同期して駆動パルスを出力しており、出力される駆動パルスのパルス幅が最短のとき（またはパルスが出力されないとき）、共振回路８３の両端電圧は最大となり、逆にパルス幅が長くなるほど共振回路８３の両端電圧は低くなる。また、第１受電コイル８２が接続される共振回路８３とは別の負荷回路に第２受電コイル８７が接続されるので、上記説明したように受電パッド６１は降圧変圧器として動作する。即ち、第１受電コイル８２よりも第２受電コイル８７のターン数を少なくすることにより、共振回路８３に発生する電圧よりも低い電圧が第２受電コイル８７から発生する。そして、共振回路８３に発生する電圧の大小を制御することにより、電池７６の前段にある全波整流回路８８の出力の大小が変化する。
このように、共振回路８３に発生する電圧を共振周波数と同一の速いスイッチング周波数（制御周期）でリニアに可変して、電池７６の前段にある全波整流回路８８の出力をリニアに可変すること、および電流検出回路８９により検出される電流を参照して上記パルス幅を変更する制御を行うことにより、電池７６へ流れる電流を定電流制御することができる。また同様に電圧検出回路９０により検出され電圧を参照して上記パルス幅を変更する制御を行うことにより電池７６の電圧を定電圧制御することができる。
【００８６】
なお、パルス発生回路９１の駆動パルス出力タイミングは、共振コンデンサ８４の両端電圧がゼロボルト近傍で駆動するように、ゼロクロス発生回路８６の出力に同期されている。この同期を行なわない場合、スイッチング素子８５が開放状態（ＯＦＦ）から接続状態（ＯＮ）へと制御される時に共振コンデンサ８４からスイッチング素子８５に流れる突入電流が、出力タイミングがゼロボルトから遠ざかるにつれて、急激に大きくなり、スイッチング素子８５および共振コンデンサ８４が損傷する虞がある。
また第１受電コイル８２のターン数Ｎ１と第２受電コイル８７のターン数Ｎ２の比（巻線比）は、上記共振回路８３に発生する最大電圧と電池７６の定格電圧に基づいて設定されており、第２受電コイル８７に誘起される電圧は、電池７６の定格電圧以下に抑えられている。
【００８７】
次に、受電コントローラ７８による電池７６の充電のフローを、上記充電装置７７の回路構成による作用とともに、図３５に基づいて説明する。なお、電池７６は、電池７６の電圧が定格電圧より低い電圧のとき、定電流で充電し、定格電圧となると定電圧で充電する必要がある。
【００８８】
ステップ−１．「充電要求」
電池監視装置８０は電池７６の電圧を監視しており、電池７６の電圧が低下すると充電要求信号を出力する。また図示していないが、この充電要求信号は、車両Ａの走行コントローラへ出力され、車両Ａの走行コントローラによる指令により、車両Ａは、給電ステーションＢの給電パッド７２に対して受電パッド６１が対向するように移動する。すると、給電側光送受信器７５から発信される光信号は受電側光送受信器７９に受信され、上述したように、給電コントローラ７４により認証されるとインバータ７３により高周波電流が給電パッド７２に供給される。またパルス発生回路９１は電池７６より制御電源を得ており、充電要求がない状態では、スイッチング素子８５へ出力する駆動パルスのパルス幅を最大としている。これにより、受電パッド６１が給電パッド７２に対向したとき、電池７６の前段にある全波整流回路８８の出力が最小となるようにしている。
なお、スイッチング素子８５が開放状態（ＯＦＦ）のまま受電パッド６１が給電パッド７２に対向すると、共振コンデンサ８４は空の状態なため、ダッシュ電流が流れて、共振回路８３の両端電圧は図３４に示す最大電圧よりさらに高い（例えば、２倍の）電圧となり、また電池７６に印加される電圧が過電圧となり、電池７６や共振コンデンサ８４やスイッチング素子８５が損傷する虞がある。
受電コントローラ７８は、給電側光送受信器７５から発信される光信号を受電側光送受信器７９が受信したことにより、給電パッド７２に対して受電パッド６１が対向したことを検出し、電池監視装置８０より充電要求信号を入力すると、充電装置７７のパルス発生回路９１に対して充電開始指令を出力する。なお、受電コントローラ７８は、給電パッド７２に対して受電パッド６１が対向したことを検出したとき、車両Ａの走行コントローラへ走行停止指令を出力して、位置ずれが発生しないように働きかけるようにしてもよい。
【００８９】
ステップ−２．「受電確認」
受電パッド６１が給電パッド７２に対向し、給電コイル８１へインバータ７３より高周波電流が供給されると、給電コイル８１に発生する磁束により、第１受電コイル８２に電圧が誘起される。つまり給電コイル８１から第１受電コイル８２へ非接触で電力が伝送される。さらに、第１受電コイル８２を貫く磁束の経路と同一の磁束経路において、第１受電コイル８２とは別に巻かれた第２受電コイル８７にも、給電コイル８１に発生する磁束により電圧が誘起される。この際、共振回路８３に流れる電流は共振回路８３に発生する電圧と位相がほぼ９０度ずれて無効電力となっており、給電ステーションＢから送られた電力はほぼ全て第２受電コイル８７側の回路に供給される。第２受電コイル８７から出力された交流電流は全波整流回路８８によって直流化され電池７６に供給される。
なお、受電パッド６１が給電パッド７２に対向しても、始動時は、スイッチング素子８５へ出力する駆動パルスのパルス幅を最大としているために、全波整流回路８８へ出力される電圧は小さく、よって、電池７６に印加される電圧が過電圧となり、電池７６や共振コンデンサ８４やスイッチング素子８５が損傷する虞が回避されている。パルス発生回路９１は、電流検出回路８９により全波整流回路８８から電池７６へ電流が流れたことを検出することによって受電を確認する。
【００９０】
ステップ−３．「定電流充電」
パルス発生回路９１は、受電を確認し、受電コントローラ７８より充電開始指令を入力すると、定電流充電（定電流制御）を開始する。すなわち、パルス発生回路９１は、電流検出回路８９により電池７６に流れる電流を検出し、電圧検出回路９０により電池７６の電圧を検出しており、電池７６の電圧が定格電圧（あるいは上限値）未満のとき、定電流制御を実行する。
この定電流制御時、パルス発生回路９１は、電流検出回路８９により検出される電池７６への出力電流をフィードバックしながら、この電流検出回路８９の出力をパルス発生回路９１内で発生される基準電流と比較し、基準電流の方が大きい場合には駆動パルス幅を短くし、基準電流の方が小さい場合には駆動パルスのパルス幅を長くして、共振コンデンサ８４の両端電圧がゼロボルト近傍になったタイミングを示すゼロクロス検出回路８６の出力タイミングと同期して、スイッチング素子８５へ駆動パルスを出力する。
上述したように、パルス幅が最短のとき（またはパルスが出力されないとき）、共振回路８３の両端電圧は最大となり、逆にパルス幅が長くなるほど共振回路８３の両端電圧は低くなる。そして、受電パッド６１が降圧変圧器として動作するので、共振回路８３に発生する電圧の大小を制御することにより、電池７６の前段にある全波整流回路８８の出力の大小が変化する。よって、パルス発生回路９１において検出された電流を参照してパルス幅制御を行うことにより、定電流に制御できる（パルス発生回路９１は定電流制御機能を有している）。
【００９１】
ステップ−４．「定電圧充電」
パルス発生回路９１は、定電流制御中、電圧検出回路９０により電池７６の電圧を監視しており、電池７６の電圧が定格電圧まで上昇すると、タイマーを起動し、定電流充電から、定電圧充電（定電圧制御）へ切り替える。
定電圧制御時、パルス発生回路９１は、電圧検出回路９０により検出される電池７６の電圧をフィードバックしながら、この電圧検出回路９０の出力とパルス発生回路９１内で発生される基準電圧を比較し、基準電圧の方が大きい場合には駆動パルスのパルス幅を短くし、基準電圧の方が小さい場合にはパルス幅を長くして、共振コンデンサ８４の両端電圧がゼロボルト近傍になったタイミングを示すゼロクロス検出回路８６の出力タイミングと同期して、スイッチング素子８５へ駆動パルスを出力する。
上述したように、駆動パルスのパルス幅により、電池７６の前段にある全波整流回路８８の出力の大小が変化し、パルス発生回路９１において検出された電圧を参照してパルス幅制御を行うことにより、定電圧に制御できる（パルス発生回路９１は定電圧制御機能を有している）。
【００９２】
ステップ−５．「充電完了」
パルス発生回路９１は、定電圧充電開始時に起動したタイマーのカウント値（タイマー時間）が規定の充電時間に達すると、駆動パルスのパルス幅を最大として、電池７６の前段にある全波整流回路８８の出力を最小に変化させて、電池７６への充電を停止する（電池７６の電圧が高くなるために、充電されることは無い）。
続いてパルス発生回路９１は、充電完了信号を受電コントローラ７８へ出力し、受電コントローラ７８は、光送受信器７９、７５を介して給電コントローラ７４へ受電終了信号を送信する。給電側の給電コントローラ７４は、この受電終了信号を入力すると、インバータ７３へ給電停止を指令し、インバータ７３は、給電パッド７２への給電を停止する。
なお、受電コントローラ７８は、電池監視装置８０より充電停止信号を入力すると、充電装置７７のパルス発生回路９１へ充電停止指令を出力し、また光送受信器７９、７５を介して給電コントローラ７４へ受電終了信号を送信する。パルス発生回路９１は、充電停止指令に応じて、駆動パルスのパルス幅を最大として、電池７６への充電を停止し、また給電ステーションＢの給電コントローラ７４は、インバータ７３へ給電停止を指令し、インバータ７３は、給電パッド７２への給電を停止する。
【００９３】
このように、はじめは、電池７６は定電流制御により充電される。そして、電池７６の電圧が定格電圧に達すると定電圧制御が実行されて、電池７６は正常に充電される。
【００９４】
充電装置７７の回路構成は、図３２に示す回路構成に限定されるものではなく、例えば、図３６に示す回路構成であってもよい。図３６に示す回路構成では、共振回路８３のスイッチング回路（スイッチング素子８５とゼロクロス検出回路８６）を、第２受電コイル８７と全波整流回路８８との間に移動させている。この回路では、共振回路８３（第１受電コイル８２）には、常に、最大電圧の交流電圧（第１受電コイル８２と共振コンデンサ８４の内部インピーダンスで電圧は制約される）が発生しており、第２受電コイル８７には、第１受電コイル８２と第２受電コイル８７の巻数比によって降圧された電圧が誘起され、この電圧が、交流の状態で、スイッチング素子８５の制御により変化され（制御され）、すなわち全波整流回路８８の前段で、全波整流回路８８へ印加される電圧がリニアに変化され、定電流制御、または定電圧制御が実行される。このように、図３６に示す回路では、図３２に示す回路と同様に、全波整流回路８８へ出力される電圧をリニアに可変して定電流制御と定電圧制御を実現し、また受電パッド６１を降圧変圧器として動作させて、全波整流回路８８へ出力される電圧の低電圧化を図っている。
【００９５】
また、給電パッド７２の構成は、前述した実施の形態１の給電パッド１１の構成に限定されるものではなく、例えば、平板状のフェライトの両端部に設定された磁極領域にそれぞれ渦状に巻かれたコイルのみを持ち、フェライトの両端部に設定された磁極領域の間でフェライトの本体部に巻回されるコイルを持たない構成であってもよい。また給電パッド７２は、平板状のフェライトの両端部に設定された磁極領域にそれぞれ渦状に巻かれたコイルが、そのフェライトの本体部の上面において１段に巻かれ、そのフェライトの端部外方においても１段に巻かれた構成であってもよい。
【００９６】
また本実施の形態２では、パルス発生回路９１に、電流検出回路８９と電圧検出回路９０を内蔵させているが、別途設けるようにしてもよい。
また本実施の形態２では、パルス発生回路９１は、高周波電流の周波数をスイッチング周波数としているが、高周波電流の周波数の２倍の周波数をスイッチング周波数とすることもできる。
また本実施の形態２では、パルス発生回路９１は、図３４に示すように、正から負へ反転するゼロクロス点に同期してパルスを出力しているが、負から正へ反転するゼロクロス点に同期してパルスを出力するようにすることもできる。
また本実施の形態２では、受電パッド６１と充電装置７７からなる非接触給電設備の２次側受電回路は、移動体の一例である車両Ａに搭載されている。しかし、非接触給電設備の２次側受電回路は、移動体にのみ搭載されるものではなく、給電パッド７２に受電パッド６１が対向するように移動できればよい。
また本実施の形態２では、蓄電手段として電池７６を例示しているが、電池７６に限定されるものではなく、電力を貯める手段であればよく、例えば、電気２重層コンデンサであってもよい。
【００９７】
以上のように本実施の形態２の受電パッド６１は、降圧変圧器として動作させることが可能である。つまり、第１受電コイル６６、６７のターン数と第２受電コイル６８のターン数を調整することにより、第１受電コイル６６、６７に発生する電圧よりも低い電圧を第２受電コイル６８から取り出して、負荷へ供給することが可能となる。よって、例えば、電気二重層キャパシタなどの定格電圧が低い電池を充電するなど、定格電圧が低い負荷用に設計された非接触給電設備の２次側受電回路に適用されても、回路規模の拡大を抑制できる。加えて、第１受電コイル６６、６７を共振回路に使用することが可能となる。そして、これにより、効率良く電力を負荷へ供給することが可能となる。
【００９８】
また本実施の形態２の受電パッド６１によれば、各第１受電コイル６６、６７がそれぞれフェライト６４、６５の端部外方で上下に３段と４段（２段以上）に巻かれるので、特許文献２に開示の如くコイルを横一列に巻いたパッドと比較して、パッドの平面的な寸法を短くできる。またフェライト６４、６４の端部外方で第１受電コイル６６、６７がフェライト６４、６５に近づくので、フェライト６４、６５の起磁力が強くなり、性能を向上できる。さらに、フェライト６４、６５の端の外方を第１受電コイル６６、６７が通過することにより、各第１受電コイル６６、６７の一方の端部をそれぞれ下方のフェライト６４の裏側から引き出す必要がなくなり、各第１給電コイル６６、６７の両端部をそれぞれ背面プレート６９から引き出しやすくなる。よって、パッドの製作が容易となる。
【００９９】
また本実施の形態２の受電パッド６１によれば、各磁極領域６２、６３にそれぞれ、第１フェライト６４に接する第２フェライト６５を設けたので、第１受電コイル６６、６７を巻きやすくなり、作業性を向上でき、パッドの製作が容易となり、さらにフェライト６４、６５の起磁力が強くなり、性能を向上できる。なお本実施の形態２の受電パッド６１では、各磁極領域６２、６３にそれぞれ第２フェライト６５を固定しているが、第２フェライト６５が無くても、給電パッド６１としての機能を果たすことができる。
【０１００】
また本実施の形態２のように、各第１受電コイル６６、６７をそれぞれ、まず第１フェライト６４の磁極領域６２、６３に内側から外側へ、第１フェライト６４の上面の上方における第１フェライト６４の端の外方（第２フェライト６５の側面の外方）から第１フェライト６４の本体部の上面に渡って所定回数巻いた後、第１フェライト６４の上面の下方における第１フェライト６４の端の外方（第１フェライト６４の側面の外方）から第１フェライト６４の本体部の上面に渡って内側から外側へ所定回数巻く巻き方で、第１フェライト６４の端部外方において、下方へ段を重ねるように巻くことにより、各第１給電コイル６６、６７をそれぞれ第１フェライト６４の本体部の上面において１段に巻き、フェライト６４、６５の端部外方において上下に２段以上に巻くことが可能となる。但し、第１給電コイル６６、６７の巻き方は、この巻き方に限定されるものではない。
【０１０１】
また本実施の形態２における非接触給電設備の２次側受電回路によれば、平板状の第１フェライト６４と、その第１フェライト６４の両端部に設定された各磁極領域６２、６３の周囲にそれぞれ渦状に巻かれた第１受電コイル６６、６７と、その第１フェライト６４の２つの磁極領域６２、６３の間で、その第１フェライト６４の本体部に巻回された第２受電コイル６８と、を備えた受電パッド６１を、受電カプラとして使用することにより、その受電カプラにトランス（降圧変圧器）の機能を持たせて、回路規模の拡大を抑制できる。また、第１受電コイルと第２受電コイルが同一のＥ字形コアに巻かれて成る受電カプラを使用する場合に比べて、受電カプラの高さ寸法を減少させることが可能となる。加えて、Ｅ字形コアは設計（寸法）の変更が困難であるのに対し、平板状のフェライトは設計（寸法）の変更が容易であるので、受電パッド６１は、Ｅ字形コアを用いた受電カプラと比べて、設計（寸法）の自由度が高い。このため、受電カプラを設置するスペースを確保するために非接触給電設備の２次側受電回路に課される制約が、Ｅ字形コアを使用する場合に比べて緩和される。
【０１０２】
また本実施の形態２における非接触給電設備の２次側受電回路によれば、共振回路８３に発生する電圧を、共振周波数と同一の速いスイッチング周波数（制御周期）でリニアに可変できるため、電池７６の前段にある全波整流回路８８の出力をリニアに可変でき、よって電池７６へ流れる電流を定電流制御することができ、また電池７６の電圧を定電圧制御することができ、電池７６に最適な充電回路を提供できる。このとき、スイッチング素子８５の駆動パルスの出力タイミングをゼロクロス点に同期させていることにより、出力タイミングがゼロクロス点から遠ざかるにつれて発生するスイッチング素子８５および共振コンデンサ８４の損傷の虞を回避できる。
【０１０３】
また本実施の形態２における非接触給電設備の２次側受電回路によれば、定電流制御と定電圧制御を選択して実行できることから、種々の充電方式に対応することができる。但し、パルス発生回路９１による充電方法は、充電方式に応じて書き換える必要がある。
【０１０４】
また本実施の形態２における非接触給電設備の２次側受電回路によれば、全波整流回路８８の前段において、受電パッド６１が降圧変換器として動作するので、全波整流回路８８へ出力される電圧の低電圧化を簡易な回路構成で図ることができ、電池７６の充電に対応しやすい電圧を得ることができる。また全波整流回路８８の後段（直流）で低電圧化を図る回路構成と比較して、効率を向上することができる。また第１受電コイル８２と第２受電コイル８７の巻線比を、第１受電コイル８２に誘起される最大電圧と電池７６の定格電圧に基づいて設定することにより、同一の回路構成で、種々の定格電圧の電池７６（あるいは負荷）に対応することができる。
【０１０５】
また本実施の形態２における非接触給電設備の２次側受電回路によれば、第１受電コイル８２側でスイッチング素子８５の制御によって交流側の電圧を制御することにより、共振回路８３の大きな電圧で、全波整流回路８８へ出力される小さな電圧を制御することができ、よって精度のよい制御を期待でき、最適な充電回路を提供できる。
【０１０６】
また本実施の形態２における非接触給電設備の２次側受電回路によれば、全波整流回路８８とは別の回路にスイッチング素子８５を設けることにより、スイッチング素子８５がオン（接続状態）のときに、スイッチング素子８５に流れる電流が全波整流回路８８を流れないようにすることができる。これによれば、全波整流回路８８を構成するダイオードの発熱が小さくなり、効率を良くすることができ、また発熱が小さくなるため、全波整流回路８８を構成するダイオードに、より小さい放熱板が使用でき、小型化・低コスト化が可能となる。
【０１０７】
なお本実施の形態２の受電パッド６１では、第１受電コイル６６、６７のターン数を２０ターンとし、第２受電コイル６８のターン数を８ターンとしたが、第１受電コイル６６、６７のターン数と第２受電コイル６８のターン数（すなわち、巻線比）は、これらに限定されるものではなく、給電対象の負荷の定格電圧と共振回路で発生する電圧に応じて設定される。
【０１０８】
また本実施の形態２の受電パッド６１では、フェライト６４、６５の端部外方で第１給電コイル６６、６７が３段と４段に重ねられたが、フェライト６４、６５の端部外方で第１給電コイル６６、６７が重ねられる段数は、第１受電コイル６６、６７のターン数と、背面プレート６９の面積に応じて設定される。つまり、背面プレート６９の面積は、受電パッド６１を組み込む回路に確保されている受電パッド６１の設置スペースの面積に応じて決まるので、フェライト６４、６５の端部外方で第１給電コイル６６、６７を重ねる段数は、その決められた背面プレート６９の面積の中で、予め設定されたターン数で第１受電コイル６６、６７を渦状に巻くことができるように、決定される。よって、フェライト６４、６５の端部外方で第１給電コイル６６、６７が重ねられる段数は、特に限定されるものではない。
【０１０９】
また本実施の形態２の受電パッド６１では、フェライト６４、６５の端部の外方における第１受電コイル６６、６７の段数を３段と４段にしたが、２次側の受電パッド６１が搭載される車両Ａが例えばＡＧＶ（Automated Guided Vehicle）の場合、受電パッド６１の稼働率は低く、フェライト６４、６５の端部の外方における第１受電コイル６６、６７の段数を３段以上にしても、第１受電コイル６６、６７が受ける熱的ダメージは低い。したがって、フェライト６４、６５の端の外方における第１受電コイル６６、６７の段数を３段以上にすることができる。給電パッド７２も同様に、その稼働率が低いときには、フェライトの端部の外方におけるコイルの段数を２段以上にすることができる。
【０１１０】
また本実施の形態２の受電パッド６１では、背面プレート６９が磁気シールドとして作用することから、受電パッド６１の後面の側の空間には、本質的に磁束経路は形成されない。但し、前述した実施の形態１と同様に、第１フェライト６４の本体部に第２受電コイル６８が巻回されており、その第２受電コイル６８から発生する磁束が、背面プレート６９を誘導加熱する。しかし、２次側の受電パッド６１が搭載される車両Ａが例えばＡＧＶ（Automated Guided Vehicle）の場合、受電パッド６１の稼働率は低く、誘導加熱の影響は小さい。
【０１１１】
また図２７、図２８には、第１受電コイル６６、６７がそれぞれ第２受電コイル６８に重なる構成が図示されているが、第１受電コイル６６、６７と第２受電コイル６８のターン数と、背面プレート６９の面積によっては、例えば前述した図２に示す構成と同様に、各第１受電コイル６６、６７がそれぞれ、第２受電コイル６８に重なることなく、第１フェライト６４の本体部の上面において平面的に１段に巻かれてもよい。
【符号の説明】
【０１１２】
１１    給電パッド
１２、１３、６２、６３  磁極領域
１４、６４  第１フェライト
１５、６５  第２フェライト
１６、１７  第１給電コイル
１８    第２給電コイル
２２    磁束経路
２５    受電パッド
３８    バッテリ
４０    カウンタバランス式の電動フォークリフト
４０ｃ  背面カバー
４１    整流器
５６    筐体
５６ａ  隙間
５７    給電パッド収納部
５８    リーチ式の電動フォークリフト
６１    受電パッド
６６、６７  第１受電コイル
６８    第２受電コイル
７２    給電パッド
７６    電池
８１    給電コイル
８２    第１受電コイル
８３    共振回路
８４    共振コンデンサ
８５    スイッチング素子
８６    ゼロクロス検出回路
８７    第２受電コイル
８８    全波整流回路
８９    電流検出回路
９０    電圧検出回路
９１    パルス発生回路
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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