(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に設けられた送電部から電力を非接触で受電する受電部を含む車両であって、
前記車両の底面を形成するフロアパネルと、
前記フロアパネルの下面に設けられたバッテリと、
前記バッテリおよび前記受電部より鉛直方向下方に位置する領域をとおり、前記バッテリおよび前記受電部を覆うように設けられアンダーカバーと、
前記アンダーカバーと前記フロアパネルとの間に冷媒を供給して、前記バッテリおよび前記受電部を冷却する冷却装置と、
を備え、
前記受電部は、前記フロアパネルの下面に設けられ、
前記受電部を水平方向に前記バッテリに投影すると、前記受電部の少なくとも一部は、前記バッテリに投影され、
前記バッテリは、前記受電部に対して前記車両の幅方向に間隔をあけて配置された第１バッテリと、前記受電部に対して前記第１バッテリと反対側に配置された第２バッテリとを含み、
前記冷却装置は、前記受電部の前方側に位置する前記アンダーカバーの周面に設けられた、車両。
【請求項２】
前記バッテリは、前記受電部と対向する部分に設けられたシールドを含む、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記バッテリは、制御部を含み、
前記バッテリは、前記受電部と対向する対向部分を含み、
前記制御部は、前記対向部分に対して前記受電部と反対側に設けられた、請求項１または請求項２に記載の車両。
【請求項４】
前記送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記受電部の固有周波数の１０％以下である、請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両。
【請求項５】
前記受電部は、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、前記受電部と前記送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて前記送電部から電力を受電する、請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両。
【請求項６】
前記受電部と前記送電部との結合係数は、０．１以下である、請求項１から請求項５のいずれかに記載の車両。
【請求項７】
送電部を含む送電装置と、前記送電部から非接触で電力を受電する受電部を含む車両と
を備えた電力伝送システムであって、
前記車両は、前記車両の底面を形成するフロアパネルと、前記フロアパネルの下面に設けられたバッテリと、
前記バッテリおよび前記受電部より鉛直方向下方に位置する領域をとおり、前記バッテリおよび前記受電部を覆うように設けられアンダーカバーと、
前記アンダーカバーと前記フロアパネルとの間に冷媒を供給して、前記バッテリおよび前記受電部を冷却する冷却装置と、
を備え、
前記受電部は、前記フロアパネルの下面に設けられ、
前記受電部を水平方向に前記バッテリに投影すると、前記受電部の少なくとも一部は、前記バッテリに投影され、
前記バッテリは、前記受電部に対して前記車両の幅方向に間隔をあけて配置された第１バッテリと、前記受電部に対して前記第１バッテリと反対側に配置された第２バッテリとを含み、
前記冷却装置は、前記受電部の前方側に位置する前記アンダーカバーの周面に設けられた、電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両および電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境への配慮からバッテリなどの電力を用いて駆動輪を駆動させるハイブリッド車両や電気自動車などが着目されている。
【０００３】
特に近年は、上記のようなバッテリを搭載した電動車両において、プラグなどを用いずに非接触でバッテリを充電可能なワイヤレス充電が着目されている。
【０００４】
たとえば、特開２０１０−１８３８１０号公報に記載された車両は、２次側共鳴コイルと２次コイルと二次電池とを備える。電力伝送装置は、交流電源と、交流電源に接続された１次コイルと１次側共鳴コイルとを備える。そして、２次側共鳴コイルは、１次側共鳴コイルから非接触で電力を受電している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１８３８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特開２０１０−１８３８１０号公報に記載された車両においては、電力伝送装置から電力を受け取る際に、２次側共鳴コイルの周囲に電磁界が形成される。
【０００７】
この際、２次側共鳴コイルの周囲に形成された強度の高い電磁界が車両の周囲に漏れると、周囲の機器に影響を与えるおそれがある。
【０００８】
本発明は、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、電力伝送時に車両の周囲に強度の高い電磁界が漏れることを抑制された車両および電力伝送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る車両は、外部に設けられた送電部から電力を非接触で受電する受電部を含む車両であり、車両の底面を形成するフロアパネルと、フロアパネルの下面に設けられたバッテリとを備える。上記受電部は、フロアパネルの下面に設けられる。上記受電部を水平方向にバッテリに投影すると、受電部の少なくとも一部は、バッテリに投影される。
【００１０】
好ましくは、上記バッテリは、バッテリの表面のうち、受電部と対向する部分に設けられたシールドを含む。好ましくは、上記バッテリは、受電部よりも車両の進行方向前方側に配置される。
【００１１】
好ましくは、上記バッテリは、受電部に対して車両の幅方向に隣り合う位置に配置される。
【００１２】
好ましくは、上記バッテリは、バッテリより車両の進行方向前方側に位置する前方部と、バッテリよりも車両の進行方向後方側に配置された後方部と、受電部に対して車両の幅方向に隣り合う第１側辺部と、受電部に対して第１側辺部と反対側に設けられた第２側辺部とを含む。
【００１３】
好ましくは、上記バッテリの下端部が受電部の下端部よりも鉛直方向下方に位置するように、バッテリが配置される。
【００１４】
好ましくは、上記バッテリは、制御部を含み、バッテリの表面は、受電部と対向する対向部分を含み、制御部は、対向部分に対して受電部と反対側に設けられる。
【００１５】
好ましくは、車両は、上記バッテリおよび受電部より鉛直方向下方に位置する領域をとおり、バッテリおよび受電部を覆うように設けられアンダーカバーと、アンダーカバーとフロアパネルとの間に冷媒を供給して、バッテリおよび受電部を冷却する冷却装置とをさらに備える。
【００１６】
好ましくは、上記送電部の固有周波数と受電部の固有周波数との差は、受電部の固有周波数の１０％以下である。
【００１７】
好ましくは、上記受電部は、受電部と送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界と、受電部と送電部の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて送電部から電力を受電する。好ましくは、受電部と送電部との結合係数は、０．１以下である。
【００１８】
本発明に係る電力伝送システムは、送電部を含む送電装置と、送電部から非接触で電力を受電する受電部を含む車両とを備えた電力伝送システムである。上記車両は、車両の底面を形成するフロアパネルと、フロアパネルの下面に設けられたバッテリとを備える。上記受電部を水平方向にバッテリに投影すると、受電部の少なくとも一部は、バッテリに投影される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る車両および電力伝送システムによれば、電力伝送時に車両の周囲に強度の高い電磁界が漏れることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態に係る受電装置と、送電装置と、電力伝送システムとを模式的に示す模式図である。
【図２】電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す模式図である。
【図３】図２に示すシミュレーションモデルのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図４】固有周波数ｆ０を固定した状態で、エアギャップＡＧを変化させたときの電力伝送効率と、共鳴コイル２４に供給される電流の周波数ｆ３との関係を示すグラフである。
【図５】電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。
【図６】電動車両１０の側面図である。
【図７】電動車両１０の底面図である。
【図８】フロアパネル４５と、受電装置４０と、バッテリ１５とを示す斜視図であり、フロアパネル４５の一部を省略した斜視図である。
【図９】受電装置４０の分解斜視図である。
【図１０】本実施の形態２に係る電動車両１０の底面図である。
【図１１】本実施の形態３に係る電動車両１０の底面図である。
【図１２】本実施の形態４に係る１０の底面図である。
【図１３】本実施の形態５に係る電動車両１０の底面図である。
【図１４】本実施の形態６に係る電動車両１０を示す底面図である。
【図１５】本実施の形態７に係る電動車両１０を示す底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（実施の形態１）
図１から図１５を用いて、本発明の実施の形態に係る受電装置と送電装置と、この送電装置および受電装置を含む電力伝送システムについて説明する。図１は、本実施の形態に係る受電装置と、送電装置と、電力伝送システムとを模式的に示す模式図である。
【００２２】
本実施の形態１に係る電力伝送システムは、受電装置４０を含む電動車両１０と、送電装置４１を含む外部給電装置２０とを有する。電動車両１０の受電装置は、送電装置４１が設けられた駐車スペース４２の所定位置に停車して、主に、送電装置４１から電力を受電する。
【００２３】
駐車スペース４２には、電動車両１０を所定の位置に停車させるように、輪止や駐車位置および駐車範囲を示すラインが設けられている。
【００２４】
外部給電装置２０は、交流電源２１に接続された高周波電力ドライバ２２と、高周波電力ドライバ２２などの駆動を制御する制御部２６と、この高周波電力ドライバ２２に接続された送電装置４１とを含む。送電装置４１は、送電部２８を含み、送電部２８は、フェライトコア２３と、フェライトコア２３に巻きつけられた共鳴コイル２４と、この共鳴コイル２４に接続されたキャパシタ２５とを含む。なお、キャパシタ２５は、必須の構成ではない。また、フェライトコア２３も必須の構成ではない。なお、フェライトコアに巻き付けられていない中空コイルを用いる場合には、中空コイルの巻回中心線が鉛直方向に向くように配置される。共鳴コイル２４は、高周波電力ドライバ２２に接続されている。
【００２５】
送電部２８は、共鳴コイル２４のインダクタンスと、共鳴コイル２４の浮遊容量およびキャパシタ２５のキャパシタンスとから形成された電気回路を含む。
【００２６】
電動車両１０は、受電装置４０と、受電装置４０に接続された整流器１３と、この整流器１３に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ１４と、このＤＣ／ＤＣコンバータ１４に接続されたバッテリ１５と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ（Power  Control  Unit））１６と、このパワーコントロールユニット１６に接続されたモータユニット１７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４やパワーコントロールユニット１６などの駆動を制御する車両ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１８とを備える。なお、本実施の形態に係る電動車両１０は、図示しないエンジンを備えたハイブリッド車両であるが、モータにより駆動される車両であれば、電気自動車や燃料電池車両も含む。
【００２７】
整流器１３は、共鳴コイル１１に接続されており、共鳴コイル１１から供給される交流電流を直流電流に変換して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に供給する。
【００２８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、整流器１３から供給された直流電流の電圧を調整して、バッテリ１５に供給する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は必須の構成ではなく省略してもよい。この場合には、外部給電装置２０にインピーダンスを整合するための整合器を送電装置４１と高周波電力ドライバ２２との間に設けることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の代用をすることができる。
【００２９】
パワーコントロールユニット１６は、バッテリ１５に接続されたコンバータと、このコンバータに接続されたインバータとを含み、コンバータは、バッテリ１５から供給される直流電流を調整（昇圧）して、インバータに供給する。インバータは、コンバータから供給される直流電流を交流電流に変換して、モータユニット１７に供給する。
【００３０】
モータユニット１７は、たとえば、三相交流モータなどが採用されており、パワーコントロールユニット１６のインバータから供給される交流電流によって駆動する。
【００３１】
なお、電動車両１０がハイブリッド車両の場合には、電動車両１０は、エンジンをさらに備える。モータユニット１７は、発電機として主に機能するモータジェネレータと、電動機として主に機能するモータジェネレータとを含む。
【００３２】
受電装置４０は、受電部２７を含む。受電部２７は、フェライトコア１２と、このフェライトコア１２の外周面に巻きつけられた共鳴コイル１１と、共鳴コイル１１に接続されたキャパシタ１９とを含む。なお、受電部２７においても、キャパシタ１９は、必須の構成ではない。また、フェライトコア１２も必須の構成ではない。フェライトコアに巻き付けられていない中空コイルを用いる場合には、中空コイルの巻回中心線が鉛直方向に向くように配置される。共鳴コイル１１は、整流器１３に接続されている。
【００３３】
受電部２７は、共鳴コイル１１とキャパシタ１９とを含む。共鳴コイル１１は浮遊容量を有する。このため、受電部２７は、共鳴コイル１１のインダクタンスと、共鳴コイル１１およびキャパシタ１９のキャパシタンスとによって形成された電気回路を有する。なお、キャパシタ１９は、必須の構成ではなく、省略することができる。
【００３４】
本実施の形態に係る電力伝送システムにおいては、送電部２８の固有周波数と、受電部２７の固有周波数との差は、受電部２７または送電部２８の固有周波数の１０％以下である。このような範囲に各送電部２８および受電部２７の固有周波数を設定することで、電力伝送効率を高めることができる。その一方で、固有周波数の差が受電部２７または送電部２８の固有周波数の１０％よりも大きくなると、電力伝送効率が１０％より小さくなり、バッテリ１５の充電時間が長くなるなどの弊害が生じる。
【００３５】
ここで、送電部２８の固有周波数とは、キャパシタ２５が設けられていない場合には、共鳴コイル２４のインダクタンスと、共鳴コイル２４のキャパシタンスとから形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。キャパシタ２５が設けられた場合には、送電部２８の固有周波数とは、共鳴コイル２４およびキャパシタ２５のキャパシタンスと、共鳴コイル２４のインダクタンスとによって形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。上記電気回路において、制動力および電気抵抗をゼロもしくは実質的にゼロとしたときの固有周波数は、送電部２８の共振周波数とも呼ばれる。
【００３６】
同様に、受電部２７の固有周波数とは、キャパシタ１９が設けられていない場合には、共鳴コイル１１のインダクタンスと、共鳴コイル１１のキャパシタンスとから形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。キャパシタ１９が設けられた場合には、受電部２７の固有周波数とは、共鳴コイル１１およびキャパシタ１９のキャパシタンスと、共鳴コイル１１のインダクタンスとによって形成された電気回路が自由振動する場合の振動周波数を意味する。上記電気回路において、制動力および電気抵抗をゼロもしくは実質的にゼロとしたときの固有周波数は、受電部２７の共振周波数とも呼ばれる。
【００３７】
図２および図３を用いて、固有周波数の差と電力伝送効率との関係とを解析したシミュレーション結果について説明する。図２は、電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す。電力伝送システム８９は、送電装置９０と、受電装置９１とを備え、送電装置９０は、電磁誘導コイル９２と、送電部９３とを含む。送電部９３は、共鳴コイル９４と、共鳴コイル９４に設けられたキャパシタ９５とを含む。
【００３８】
受電装置９１は、受電部９６と、電磁誘導コイル９７とを備える。受電部９６は、共鳴コイル９９とこの共鳴コイル９９に接続されたキャパシタ９８とを含む。
【００３９】
共鳴コイル９４のインダクタンスをインダクタンスＬｔとし、キャパシタ９５のキャパシタンスをキャパシタンスＣ１とする。共鳴コイル９９のインダクタンスをインダクタンスＬｒとし、キャパシタ９８のキャパシタンスをキャパシタンスＣ２とする。このように各パラメータを設定すると、送電部９３の固有周波数ｆ１は、下記の式（１）によって示され、受電部９６の固有周波数ｆ２は、下記の式（２）によって示される。
【００４０】
ｆ１＝１／{２π（Ｌｔ×Ｃ１）1/2}・・・（１）
ｆ２＝１／{２π（Ｌｒ×Ｃ２）1/2}・・・（２）
ここで、インダクタンスＬｒおよびキャパシタンスＣ１，Ｃ２を固定して、インダクタンスＬｔのみを変化させた場合において、送電部９３および受電部９６の固有周波数のズレと、電力伝送効率との関係を図３に示す。なお、このシミュレーションにおいては、共鳴コイル９４および共鳴コイル９９の相対的な位置関係は固定した状態であって、さらに、送電部９３に供給される電流の周波数は一定である。
【００４１】
図３に示すグラフのうち、横軸は、固有周波数のズレ（％）を示し、縦軸は、一定周波数での伝送効率（％）を示す。固有周波数のズレ（％）は、下記式（３）によって示される。
【００４２】
（固有周波数のズレ）＝{（ｆ１−ｆ２）／ｆ２}×１００（％）・・・（３）
図３からも明らかなように、固有周波数のズレ（％）が±０％の場合には、電力伝送効率は、１００％近くとなる。固有周波数のズレ（％）が±５％の場合には、電力伝送効率は、４０％となる。固有周波数のズレ（％）が±１０％の場合には、電力伝送効率は、１０％となる。固有周波数のズレ（％）が±１５％の場合には、電力伝送効率は、５％となる。すなわち、固有周波数のズレ（％）の絶対値（固有周波数の差）が、受電部９６の固有周波数の１０％以下の範囲となるように各送電部および受電部の固有周波数を設定することで電力伝送効率を高めることができることがわかる。さらに、固有周波数のズレ（％）の絶対値が受電部９６の固有周波数の５％以下となるように、各送電部および受電部の固有周波数を設定することで電力伝送効率をより高めることができることがわかる。なお、シミュレーションソフトしては、電磁界解析ソフトウェア（JMAG（登録商標）：株式会社ＪＳＯＬ製）を採用している。
【００４３】
次に、本実施の形態に係る電力伝送システムの動作について説明する。
図１において、共鳴コイル２４には、高周波電力ドライバ２２から交流電力が供給される。この際、共鳴コイル２４を流れる交流電流の周波数が特定の周波数となるように電力が供給されている。
【００４４】
共鳴コイル２４に特定の周波数の電流が流れると、共鳴コイル２４の周囲には特定の周波数で振動する電磁界が形成される。
【００４５】
共鳴コイル１１は、共鳴コイル２４から所定範囲内に配置されており、共鳴コイル１１は共鳴コイル２４の周囲に形成された電磁界から電力を受け取る。
【００４６】
本実施の形態においては、共鳴コイル１１および共鳴コイル２４は、所謂、ヘリカルコイルが採用されている。このため、共鳴コイル２４の周囲には、特定の周波数で振動する磁界が主に形成され、共鳴コイル１１は当該磁界から電力を受け取る。
【００４７】
ここで、共鳴コイル２４の周囲に形成される特定の周波数の磁界について説明する。「特定の周波数の磁界」は、典型的には、電力伝送効率と共鳴コイル２４に供給される電流の周波数と関連性を有する。そこで、まず、電力伝送効率と、共鳴コイル２４に供給される電流の周波数との関係について説明する。共鳴コイル２４から共鳴コイル１１に電力を伝送するときの電力伝送効率は、共鳴コイル２４および共鳴コイル１１の間の距離などの様々な要因よって変化する。たとえば、送電部２８および受電部２７の固有周波数（共振周波数）を固有周波数ｆ０とし、共鳴コイル２４に供給される電流の周波数を周波数ｆ３とし、共鳴コイル１１および共鳴コイル２４の間のエアギャップをエアギャップＡＧとする。
【００４８】
図４は、固有周波数ｆ０を固定した状態で、エアギャップＡＧを変化させたときの電力伝送効率と、共鳴コイル２４に供給される電流の周波数ｆ３との関係を示すグラフである。
【００４９】
図４に示すグラフにおいて、横軸は、共鳴コイル２４に供給する電流の周波数ｆ３を示し、縦軸は、電力伝送効率（％）を示す。効率曲線Ｌ１は、エアギャップＡＧが小さいときの電力伝送効率と、共鳴コイル２４に供給する電流の周波数ｆ３との関係を模式的に示す。この効率曲線Ｌ１に示すように、エアギャップＡＧが小さい場合には、電力伝送効率のピークは周波数ｆ４，ｆ５（ｆ４＜ｆ５）において生じる。エアギャップＡＧを大きくすると、電力伝送効率が高くなるときの２つのピークは、互いに近づくように変化する。そして、効率曲線Ｌ２に示すように、エアギャップＡＧを所定距離よりも大きくすると、電力伝送効率のピークは１つとなり、共鳴コイル２４に供給する電流の周波数が周波数ｆ６のときに電力伝送効率がピークとなる。エアギャップＡＧを効率曲線Ｌ２の状態よりもさらに大きくすると、効率曲線Ｌ３に示すように電力伝送効率のピークが小さくなる。
【００５０】
たとえば、電力伝送効率の向上を図るため手法として次のような第１の手法が考えられる。第１の手法としては、エアギャップＡＧにあわせて、図１に示す共鳴コイル２４に供給する電流の周波数を一定として、キャパシタ２５やキャパシタ１９のキャパシタンスを変化させることで、送電部２８と受電部２７との間での電力伝送効率の特性を変化させる手法が考えられる。具体的には、共鳴コイル２４に供給される電流の周波数を一定とした状態で、電力伝送効率がピークとなるように、キャパシタ２５およびキャパシタ１９のキャパシタンスを調整する。この手法では、エアギャップＡＧの大きさに関係なく、共鳴コイル２４および共鳴コイル１１に流れる電流の周波数は一定である。なお、電力伝送効率の特性を変化させる手法としては、送電装置４１と高周波電力ドライバ２２との間に設けられた整合器を利用する手法や、コンバータ１４を利用する手法などを採用することもできる。
【００５１】
また、第２の手法としては、エアギャップＡＧの大きさに基づいて、共鳴コイル２４に供給する電流の周波数を調整する手法である。たとえば、図４において、電力伝送特性が効率曲線Ｌ１となる場合には、共鳴コイル２４には周波数が周波数ｆ４または周波数ｆ５の電流を共鳴コイル２４に供給する。そして、周波数特性が効率曲線Ｌ２，Ｌ３となる場合には、周波数が周波数ｆ６の電流を共鳴コイル２４に供給する。この場合では、エアギャップＡＧの大きさに合わせて共鳴コイル２４および共鳴コイル１１に流れる電流の周波数を変化させることになる。
【００５２】
第１の手法では、共鳴コイル２４を流れる電流の周波数は、固定された一定の周波数となり、第２の手法では、共鳴コイル２４を流れる周波数は、エアギャップＡＧによって適宜変化する周波数となる。第１の手法や第２の手法などによって、電力伝送効率が高くなるように設定された特定の周波数の電流が共鳴コイル２４に供給される。共鳴コイル２４に特定の周波数の電流が流れることで、共鳴コイル２４の周囲には、特定の周波数で振動する磁界（電磁界）が形成される。受電部２７は、受電部２７と送電部２８の間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界を通じて送電部２８から電力を受電している。したがって、「特定の周波数で振動する磁界」とは、必ずしも固定された周波数の磁界とは限らない。なお、上記の例では、エアギャップＡＧに着目して、共鳴コイル２４に供給する電流の周波数を設定するようにしているが、電力伝送効率は、共鳴コイル２４および共鳴コイル１１の水平方向のずれ等のように他の要因によっても変化するものであり、当該他の要因に基づいて、共鳴コイル２４に供給する電流の周波数を調整する場合がある。
【００５３】
なお、本実施の形態では、共鳴コイルとしてヘリカルコイルを採用した例について説明したが、共鳴コイルとして、メアンダラインなどのアンテナなどを採用した場合には、共鳴コイル２４に特定の周波数の電流が流れることで、特定の周波数の電界が共鳴コイル２４の周囲に形成される。そして、この電界をとおして、送電部２８と受電部２７との間で電力伝送が行われる。
【００５４】
本実施の形態に係る電力伝送システムにおいては、電磁界の「静電磁界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用することで、送電および受電効率の向上が図られている。図５は、電流源または磁流源からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図５を参照して、電磁界は３つの成分から成る。曲線ｋ１は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線ｋ２は、波源からの距離の２乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線ｋ３は、波源からの距離の３乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。なお、電磁界の波長を「λ」とすると、「輻射電磁界」と「誘導電磁界」と「静電磁界」との強さが略等しくなる距離は、λ／2πとあらわすことができる。
【００５５】
「静電磁界」は、波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域であり、本実施の形態に係る電力伝送システムでは、この「静電磁界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギー（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、「静電磁界」が支配的な近接場において、近接する固有周波数を有する送電部２８および受電部２７（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、送電部２８から他方の受電部２７へエネルギー（電力）を伝送する。この「静電磁界」は遠方にエネルギーを伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電磁界」によってエネルギー（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。
【００５６】
このように、この電力伝送システムにおいては、送電部と受電部とを電磁界によって共振（共鳴）させることで送電部と受電部との間で非接触で電力が送電される。そして、送電部と受電部との間の結合係数κは、たとえば、０．３以下程度であり、好ましくは、０．１以下である。当然のことながら、結合係数κを０．１〜０．３程度の範囲も採用することができる。結合係数κは、このような値に限定されるものでなく、電力伝送が良好となる種々の値をとり得る。
【００５７】
本実施の形態の電力伝送における送電部２８と受電部２７との結合を、たとえば、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「電磁界（電磁場）共振結合」または「電界（電場）共振結合」という。
【００５８】
「電磁界（電磁場）共振結合」は、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「電界（電場）共振結合」のいずれも含む結合を意味する。
【００５９】
本明細書中で説明した送電部２８の共鳴コイル２４と受電部２７の共鳴コイル１１とは、コイル形状のアンテナが採用されているため、送電部２８と受電部２７とは主に、磁界によって結合しており、送電部２８と受電部２７とは、「磁気共鳴結合」または「磁界（磁場）共鳴結合」している。
【００６０】
なお、共鳴コイル２４，１１として、たとえば、メアンダラインなどのアンテナを採用することも可能であり、この場合には、送電部２８と受電部２７とは主に、電界によって結合している。このときには、送電部２８と受電部２７とは、「電界（電場）共振結合」している。
【００６１】
図６は、電動車両１０の側面図であり、図７は、電動車両１０の底面図である。この図６および図７に示すように、電動車両１０は、電動車両１０の底面を規定するフロアパネル４５を含む。フロアパネル４５は、電動車両１０の底面に配置され、車両外部と車両内部とを区画する部材である。
【００６２】
図８は、フロアパネル４５と、受電装置４０と、バッテリ１５とを示す斜視図であり、フロアパネル４５の一部を省略した斜視図である。
【００６３】
この図８および図７において、フロアパネル４５の下面には、受電装置４０と、バッテリ１５と、受電装置４０およびバッテリ１５を覆うように設けられたアンダーカバー４６と、アンダーカバー４６およびフロアパネル４５の間に冷却風（冷媒）を供給して、受電装置４０およびバッテリ１５を冷却する冷却ファン５４とが設けられている。
【００６４】
受電装置４０は、図７に示すように、電動車両１０の前後方向の中央部であって、電動車両１０の幅方向の中央部に配置されている。
【００６５】
受電装置４０の配置位置について具体的に説明する。まず、電動車両１０の進行方向前方側に位置する電動車両１０の前端部と受電装置４０との間の距離と、電動車両１０の進行方向後方側に位置する電動車両１０の後端部と受電装置４０との間の距離のうち、短い方の距離を距離ＬＬ１する。そして、電動車両１０の右辺部と受電装置４０との間の距離と、電動車両１０の左辺部と受電装置４０との間の距離のうち、長い方の距離をＬＬ２とする。このとき、距離ＬＬ１が距離ＬＬ２よりも長くなるように受電装置４０が配置されている。
【００６６】
バッテリ１５は、受電装置４０に対して電動車両１０の車両の幅方向に間隔をあけて配置されたバッテリ１５Ａと、受電装置４０に対して、バッテリ１５Ａと反対側に配置されたバッテリ１５Ｂと、バッテリ１５Ｂ内に設けられたバッテリＥＣＵ５５とを含む。このため、バッテリ１５Ａと、受電装置４０と、バッテリ１５Ｂとは、電動車両１０の幅方向に配列している。
【００６７】
バッテリＥＣＵ５５（バッテリ用電子制御ユニット）は、バッテリ１５を管理している。バッテリＥＣＵ５５には、バッテリ１５を管理するのに必要な信号が入力される。たとえば、バッテリ１５の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、図示しない電流センサからのバッテリ１５の充放電電流，バッテリ１５に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度などが、バッテリＥＣＵ５５に入力される。バッテリＥＣＵ５５は、必要に応じて、バッテリ１５の状態に関するデータを通信により車両ＥＣＵ１８に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５５では、バッテリ１５を管理するために、電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ：State  of  Charge）も演算している。
【００６８】
バッテリ１５Ａは、複数の２次電池を収容するケース４８と、このケース４８の周面のうち、受電装置４０と対向する対向面５０に設けられた電磁シールド５１とを含む。
【００６９】
バッテリ１５Ｂは、複数の２次電池を収容するケース４９と、このケース４９の周面のうち、受電装置４０と対向する対向面５２に設けられた電磁シールド５３とを含む。
【００７０】
図８において、バッテリ１５Ａおよびバッテリ１５Ｂの下端部は、受電装置４０の下端部よりも鉛直方向の下方に位置している。また、バッテリ１５Ａおよびバッテリ１５Ｂの上端部は、受電装置４０の上端部よりも鉛直方向の上方に位置している。
【００７１】
図８および図７において、電動車両１０の進行方向前方側に位置するバッテリ１５Ａおよびバッテリ１５Ｂの端部は、電動車両１０の進行方向前方側に位置する受電装置４０の前端部よりも、電動車両１０の進行方向前方側に位置している。
【００７２】
同様に、電動車両１０の進行方向後方側に位置するバッテリ１５Ａおよびバッテリ１５Ｂの端部は、電動車両１０の進行方向後方側に位置する受電装置４０の端部よりも電動車両１０の進行方向後方側に位置している。
【００７３】
図９は、受電装置４０の分解斜視図である。この図９に示すように、受電装置４０は、下方に向けて開口するシールドケース６０と、シールドケース６０の開口部を閉塞する蓋部６１と、シールドケース６０内に設けられたフェライトコア１２と、このフェライトコア１２に巻き付けられた共鳴コイル１１とを含む。
【００７４】
ここで、図８において、受電装置４０に対して、バッテリ１５Ａ側に水平方向に離れた位置から受電装置４０を水平方向に投影すると、受電装置４０がバッテリ１５Ｂに投影される。具体的には、投影部Ｒ１は、受電装置４０を水平方向にバッテリ１５Ａに投影したときの投影部である。同様に、受電装置４０に対してバッテリ１５Ｂ側に水平方向に離れた位置から受電装置４０を水平方向に投影すると、受電装置４０がバッテリ１５Ａに投影される。
【００７５】
バッテリ１５Ａ，１５Ｂの下端部は、受電装置４０の下端部よりも下方に位置しているため、受電装置４０の周囲に形成される電磁界が外部に漏れることが抑制されている。
【００７６】
また、バッテリ１５Ａ，１５Ｂの前端部は、受電装置４０の前端部よりも進行方向前方側に位置しており、バッテリ１５Ａ，１５Ｂの後端部は受電装置４０の後端部よりも進行方向後方側に位置しているため、受電装置４０の周囲に形成される電磁界が外部に漏れることが抑制されている。
【００７７】
本実施の形態１においては、受電装置４０に対して電動車両１０の幅方向に離れた位置から受電装置４０を水平方向に投影したときに、受電装置４０の投影部は、バッテリ１５Ａ，１５Ｂ内に完全に投影されているが、受電装置４０の投影部の一部がバッテリ１５Ａ，１５Ｂに位置するようにバッテリ１５Ａ，１５Ｂが配置されていてもよい。受電装置４０の一部がバッテリ１５Ａ，１５Ｂに投影される場合であっても、電磁界が電動車両１０の周囲に漏れることを抑制することができる。
【００７８】
バッテリ１５Ａ，１５Ｂの対向面５０，５２には電磁シールド５１，５３が設けられているため、受電装置４０の周囲に形成される電磁界が電動車両１０の周囲に漏れることを抑制することができる。
【００７９】
アンダーカバー４６は、受電装置４０、バッテリ１５Ａおよびバッテリ１５Ｂの下方を通り、受電装置４０，バッテリ１５Ａおよびバッテリ１５Ｂを覆うようにフロアパネル４５に設けられている。このため、たとえば、電動車両１０が走行時に路面上の石などを弾いたときに、受電装置４０およびバッテリ１５に弾いた石などが当たることを抑制することができる。なお、本実施の形態１においては、アンダーカバー４６は、バッテリ１５Ａおよびバッテリ１５Ｂの側方をとおり、フロアパネル４５に固定された側壁部と、バッテリ１５Ａおよびバッテリ１５Ｂの前方側をとおり、フロアパネル４５に固定された前壁部と、バッテリ１５Ａおよびバッテリ１５Ｂの後方をとおり、フロアパネル４５に固定された後壁部とを含む。なお、側壁部、前壁部および後壁部の形状としては、湾曲した形状を含む。
【００８０】
これにより、バッテリ１５Ａ、バッテリ１５Ｂおよび受電装置４０は、アンダーカバー４６によって覆われている。
【００８１】
冷却ファン５４は、アンダーカバー４６に形成された穴部に設けられており、冷却ファン５４は電動車両１０外部の空気をアンダーカバー４６内に供給する。
【００８２】
受電装置４０およびバッテリ１５が冷却ファン５４からの冷却風によって冷却されることで、電力伝送時に受電装置４０およびバッテリ１５が高温となることを抑制することができる。
【００８３】
バッテリＥＣＵ５５は、バッテリ１５Ｂに設けられており、バッテリＥＣＵ５５は、対向面５２に対して受電装置４０と反対側に設けられている。このため、電力伝送時に受電装置４０の周囲に電磁界が形成されたときに、バッテリＥＣＵ５５が当該電磁界から影響を受けることを抑制することができる。
【００８４】
（実施の形態２）
図１０を用いて、本実施の形態２に係る電動車両１０について説明する。なお、図１０に示す構成のうち、図１から図９に示す構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
【００８５】
図１０は、本実施の形態２に係る電動車両１０の底面図である。図１０に示すように、バッテリ１５は、受電装置４０の周囲を取り囲むように環状に形成されている。
【００８６】
具体的には、バッテリ１５は、前方部１５Ｆと、側方部１５Ｃと、後方部１５Ｄと、側方部１５Ｅとを含む。
【００８７】
前方部１５Ｆは、受電装置４０に対して電動車両１０の進行方向前方側に配置されており、側方部１５Ｃは、受電装置４０に対して電動車両１０の幅方向に隣り合うように配置されている。後方部１５Ｄは、受電装置４０に対して電動車両１０の進行方向後方側に配置されており、側方部１５Ｅは、受電装置４０に対して電動車両１０の幅方向に隣り合うように配置されている。
【００８８】
このため、受電装置４０に対して電動車両１０の進行方向前方側から受電装置４０を水平方向に投影すると、受電装置４０の投影部は、後方部１５Ｄに投影される。受電装置４０に対して電動車両１０の進行方向後方側から受電装置４０を水平方向に投影すると、受電装置４０の投影部は前方部１５Ｆに投影される。
【００８９】
同様に、受電装置４０に対して電動車両１０の幅方向に離れた位置から受電装置４０を投影すると、受電装置４０の投影部は、側方部１５Ｃまたは側方部１５Ｅに投影される。
【００９０】
このため、電力伝送時に受電装置４０の周囲に電磁界が形成されたとしても、電動車両１０の周囲に電磁界が漏れることが抑制されている。
【００９１】
バッテリ１５は、環状に形成されており、バッテリ１５の内周面は、受電装置４０と対向している。バッテリ１５は、受電装置４０と対向する内周面に設けられた電磁シールド６５を含み、電磁界が電動車両１０の周囲に漏れることが抑制されている。
【００９２】
バッテリＥＣＵ５５は、バッテリ１５の内周面に対して受電装置４０と反対側に設けられており、バッテリ１５の外周面側に配置されている。
【００９３】
なお、本実施の形態２においても、バッテリ１５の下端部は、受電装置４０の下端部よりも下方に位置しており、バッテリ１５の上端部は受電装置４０の上端部よりも上方に位置している。
【００９４】
（実施の形態３）
図１１を用いて、本実施の形態３に係る電動車両１０について説明する。なお、図１１に示す構成のうち、図１から図１０に示された構成と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
【００９５】
図１１は、本実施の形態３に係る電動車両１０の底面図である。この図１１に示すように、バッテリ１５は、受電装置４０に対して電動車両１０の進行方向後方側に配置されている。
【００９６】
受電装置４０から電動車両１０の進行方向前方側に位置する部分から電動車両１０を水平方向に投影すると、受電装置４０は、バッテリ１５に投影される。
【００９７】
このため、電力伝送時に受電装置４０の周囲に形成される電磁界が、電動車両１０の後方側から漏れることを抑制することができる。
【００９８】
バッテリ１５は、バッテリ１５の周面のうち、受電装置４０と対向する対向面に設けられた電磁シールド６６を含み、受電装置４０の周囲に形成される電磁界が電動車両１０の後方側に漏れることが抑制されている。
【００９９】
バッテリ１５に設けられたバッテリＥＣＵ５５は、電磁シールド６６が設けられた対向面に対して受電装置４０と反対側に設けられている。このため、受電装置４０の周囲に形成される電磁界からバッテリＥＣＵ５５が受ける影響が抑えられている。
【０１００】
なお、本実施の形態３においても、バッテリ１５の下端部は受電装置４０の下端部よりも下方に位置しており、バッテリ１５の上端部は、受電装置４０の上端部よりも上方に位置している。
【０１０１】
（実施の形態４）
図１２を用いて、本実施の形態４に係る電動車両１０について説明する。なお、図１２に示す構成のうち、図１から図１１に示す構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する場合がある。
【０１０２】
図１２は、本実施の形態４に係る１０の底面図であり、この図１２に示すように、バッテリ１５は、受電装置４０に対して電動車両１０の進行方向前方側に配置されている。
【０１０３】
そして、受電装置４０に対して電動車両１０の進行方向後方側から受電装置４０を水平方向に投影すると、受電装置４０は、バッテリ１５に投影される。このため、電力伝送時に受電装置４０の周囲に形成される電磁界が電動車両１０の進行方向前方側から電動車両１０の周囲に漏れることを抑制することができる。なお、バッテリ１５が受電装置４０に対して進行方向前方側に配置されている。このため、電動車両１０が走行しているときに、受電装置４０によって走行風がさえぎられることを抑制することができ、バッテリ１５を良好に冷却することができる。
【０１０４】
バッテリ１５は、受電装置４０と対向する対向面に設けられた電磁シールド６７を含み、電磁界が電動車両１０の進行方向前方側から漏れることが抑制されている。
【０１０５】
（実施の形態５）
図１３を用いて、本実施の形態５に係る電動車両１０について説明する。図１３に示す構成のうち、図１から図１２に示す構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。図１３は、本実施の形態５に係る電動車両１０の底面図である。
【０１０６】
この図１３に示すように、バッテリ１５は、受電装置４０に対して電動車両１０の進行方向後方側に配置された後方バッテリ１５Ｇと、進行方向前方側に配置された前方バッテリ１５Ｈとを含む。
【０１０７】
受電装置４０に対して電動車両１０の進行方向前方側から水平方向に受電装置４０を投影すると、受電装置４０は、後方バッテリ１５Ｇに投影される。受電装置４０に対して電動車両１０の進行方向後方側から水平方向に受電装置４０を投影すると、受電装置４０は、前方バッテリ１５Ｈに投影される。
【０１０８】
このため、電力伝送時に受電装置４０の周囲に形成される電磁界が電動車両１０の進行方向前方側および進行方向後方側から電動車両１０の周囲に漏れることを抑制することができる。
【０１０９】
前方バッテリ１５Ｈは、受電装置４０と対向する対向面に設けられた電磁シールド６８を含み、後方バッテリ１５Ｇは、受電装置４０と対向する対向面に設けられた電磁シールド６９を含む。このため、受電装置４０の周囲に形成される電磁界が電動車両１０の進行方向前方側および後方側から漏れることを抑制することができる。
【０１１０】
なお、本実施の形態５においても、後方バッテリ１５Ｇおよび前方バッテリ１５Ｈの下端部は受電装置４０の下端部よりも下方に位置しており、後方バッテリ１５Ｇおよび前方バッテリ１５Ｈの上端部は、受電装置４０の上端部よりも上方に位置している。
【０１１１】
（実施の形態６）
図１４を用いて、本実施の形態６に係る電動車両１０について説明する。なお、図１４に示す構成のうち、図１から図１３に示す構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。図１４は、本実施の形態６に係る電動車両１０を示す底面図である。
【０１１２】
本実施の形態６に係る電動車両１０は、ハイブリッド車両であって、エンジンコンパートメント内に搭載されたエンジン７１と、このエンジン７１に供給する燃料を貯留する燃料タンク７０とを備える。
【０１１３】
この図１４に示すように、電動車両１０は、フロアパネル４５の下面に設けられた燃料タンク７０を備える。燃料タンク７０は、受電装置４０に対して電動車両１０の進行方向後方側に配置されており、バッテリ１５は、燃料タンク７０よりも電動車両１０の進行方向後方側に配置されている。
【０１１４】
受電装置４０に対して電動車両１０の進行方向前方側から受電装置４０を水平方向に投影すると、受電装置４０は、バッテリ１５に投影される。このため、電動車両１０の進行方向後方側から電磁界が電動車両１０の周囲に漏れることが抑制されている。
【０１１５】
なお、バッテリ１５は、受電装置４０と対向する対向面に設けられた電磁シールド電磁シールド７２を含む。
【０１１６】
バッテリ１５と受電装置４０との間には燃料タンク７０が設けられており。バッテリ１５と受電装置４０との間には、ある程度の間隔があけられている。
【０１１７】
電力伝送時には、受電装置４０に近い程、電磁界の強度が高くなる。そこで、バッテリ１５と受電装置４０との間の距離をあけることで、電磁界の強度の高い領域内にバッテリ１５が配置されることを抑制することができ、バッテリ１５が発熱することを抑制することができる。また、電磁界のエネルギが熱に変換されることを抑制することができ、電力伝送効率が低下することを抑制することができる。
【０１１８】
（実施の形態７）
図１５は、本実施の形態７に係る電動車両１０を示す底面図である。この図１５に示すように、バッテリ１５は、受電装置４０に対して、電動車両１０の幅方向に隣り合うように配置されている。なお、図１５に示す構成のうち、図１から図１４に示す構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。なお、この図１５に示す例においては、受電装置４０に対して、電動車両１０の一方の辺部側に配置されている。本実施の形態７においても、受電装置４０を電動車両１０の他方の辺部側から水平方向に投影すると、受電装置４０は、バッテリ１５の対向面に投影される。
【０１１９】
このため、電力伝送時に受電装置４０の周囲に形成される電磁界が電動車両１０の一方の側辺部側から電動車両１０の周囲に漏れることが抑制されている。
【０１２０】
バッテリ１５は、受電装置４０と対向する対向面に設けられた電磁シールド５１を含み、この電磁シールド５１によって、電磁界が電動車両１０の周囲に漏れることが抑制されている。
【０１２１】
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。本発明の範囲は、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。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明は、車両および電力伝送システムに適用することができる。
【符号の説明】
【０１２３】
１０  電動車両、１１，２４，９４，９９  共鳴コイル、１２，２３  フェライトコア、１３  整流器、１４  コンバータ、１５  バッテリ、１５Ｂ，１５Ｂ  バッテリ、１５Ｃ，１５Ｅ  側方部、１５Ｄ  後方部、１５Ｆ  前方部、１５Ｇ  後方バッテリ、１５Ｈ  前方バッテリ、１６  パワーコントロールユニット、１７  モータユニット、１９，２５，９５，９８  キャパシタ、２０  外部給電装置、２１  交流電源、２２  高周波電力ドライバ、２６  制御部、２７，９６  受電部、２８，９３  送電部、４０，９１  受電装置、４１，９０  送電装置、４２  駐車スペース、４５  フロアパネル、４６  アンダーカバー、４８，４９  ケース、５０，５２  対向面、５１，５３，６５，６６，６７，６８，６９  電磁シールド、５４  冷却ファン、６０  シールドケース、６１  蓋部、７０  燃料タンク、７１  エンジン、７２  電磁シールド電磁シールド、８９  電力伝送システム、９２，９７  電磁誘導コイル。
【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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