(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上側に設けられるコイルユニットであって、
コイルと、
前記コイルユニットの上方又は周囲に存在する物体を検知する少なくとも１つのセンサと、
前記コイル及び前記センサを収容する筐体と、を備え、
前記筐体は、前記コイルを収容するコイル用スペースと前記コイル用スペースよりも鉛直上方に位置し前記センサを収容するセンサ用スペースとに仕切る仕切り板と、前記センサ用スペースの内部空間を保持する少なくとも１つの支柱と、を有し、
前記センサは、前記センサ用スペースにおいて、前記仕切り板上に前記筐体の上方内面部とは非接触で配置されており、
前記センサは、鉛直方向に貫通する孔を有し、
前記支柱は、前記センサの前記孔を貫通して鉛直方向に延びており、
前記コイルユニットは、前記センサを複数有し、
前記筐体は、前記支柱を複数有するコイルユニット。
【請求項２】
前記センサは、金属検知コイルである請求項１に記載のコイルユニット。
【請求項３】
前記筐体は、前記コイル用スペースにおいて、前記仕切り板から鉛直下方に延びる突部を有する請求項１または２に記載のコイルユニット。
【請求項４】
前記突部は、中空の筒状を呈している請求項３に記載のコイルユニット。
【請求項５】
前記コイルは、内周縁が前記突部に接触して巻回されている請求項３または４に記載のコイルユニット。
【請求項６】
前記センサ用スペースは、前記筐体の頂部、側面部、仕切り板によって画定される空間であり、
前記仕切り板の厚みは、前記頂部の厚みよりも厚い請求項１〜５のいずれか一項に記載のコイルユニット。
【請求項７】
前記コイルは、磁界を介して交流電力の授受を行うコイルである請求項１〜６のいずれか一項に記載のコイルユニット。
【請求項８】
地上側に設けられるワイヤレス給電装置であって、
請求項１〜６のいずれか一項に記載のコイルユニットを有するワイヤレス給電装置。
【請求項９】
地上側に設けられるワイヤレス受電装置であって、
請求項１〜６のいずれか一項に記載のコイルユニットを有するワイヤレス受電装置。
【請求項１０】
地上側に設けられるワイヤレス給電装置と、
車両に搭載されるワイヤレス受電装置と、を備え、
前記ワイヤレス給電装置は、請求項８に記載のワイヤレス給電装置であるワイヤレス電力伝送装置。
【請求項１１】
車両に搭載されるワイヤレス給電装置と、
地上側に設けられるワイヤレス受電装置と、を備え、
前記ワイヤレス受電装置は、請求項９に記載のワイヤレス受電装置であるワイヤレス電力伝送装置。
【請求項１２】
車両に搭載される車両側の電源装置と、
前記車両側の電源装置との間でワイヤレスにて電力の授受が行われる地上側の電源装置と、を備え、
前記地上側の電源装置は、請求項７に記載のコイルユニットを有するワイヤレス電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルユニット、ワイヤレス給電装置、ワイヤレス受電装置及びワイヤレス電力伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両が駐車可能な駐車スペース上に設置された給電コイルユニットから、車両側に設けられた受電コイルユニットに磁界を介して電力を供給することにより、車両が駐車スペースに駐車された際に車両に搭載されたバッテリーへの充電を行うワイヤレス型の電力供給システムが提案されている。
【０００３】
このワイヤレス型の電力供給システムにおいては、磁界の影響を受ける可能性のある金属異物が給電コイルユニットと受電コイルユニットとの間に混入したことを検知するため、センサを搭載した給電コイルユニットの開発検討がなされている。
【０００４】
ところで、給電コイルユニットは、駐車スペースの路面上に設置されるため、車両が給電コイルユニットに乗り上げてしまった際に内蔵の部品に外部応力が加わりやすいといった問題があり、給電コイルユニットの耐荷重性能を向上させる検討が活発化してきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−７５８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、非接触給電装置において、給電部の保護筐体の蓋体を複数の樹脂板からなる積層構造とし、汎用の合成樹脂を用いて対環境要件、対電気特性要件、耐荷重性要件を充足することができる非接触型給電装置が提案されている。この非接触給電装置では、金属検知コイルが軟質合成樹脂材からなるフィルム状接着材を介して給電用のコイル本体を格納する蓋体の上層の樹脂版と下層の樹脂版との間に介装されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示される技術では、車両が乗り上げた際に加わる衝撃や荷重などの外部応力が樹脂製の積層構造の蓋体によって分散されるが、分散された外部応力が依然として筐体内部の部品に伝わるといった問題があった。特に給電部の外表面側に設置される金属検知コイルに対しては、この問題が顕著に現れてしまうといった問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、コイルユニットの耐荷重性を確保しつつ、外部応力が加わった際にコイルユニット内部に設置されるセンサへ応力が伝わることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るコイルユニットは、地上側に設けられるコイルユニットであって、コイルと、コイルユニットの上方又は周囲に存在する物体を検知する少なくとも１つのセンサと、コイル及びセンサを収容する筐体と、を備え、筐体は、コイルを収容するコイル用スペースとコイル用スペースよりも鉛直上方に位置しセンサを収容するセンサ用スペースとに仕切る仕切り板と、センサ用スペースの内部空間を保持する少なくとも１つの支柱と、を有し、センサは、センサ用スペースにおいて、仕切り板上に筐体の上方内面部とは非接触で配置されている。
【００１０】
本発明によれば、筐体は、コイルを収容するコイル用スペースとコイル用スペースよりも鉛直上方に位置しセンサを収容するセンサ用スペースとに仕切る仕切り板と、センサ用スペースの内部空間を保持する少なくとも１つの支柱と、を有し、センサは、センサ用スペースにおいて、仕切り板上に筐体の上方内面部とは非接触で配置されている。そのため、センサ用スペースが支柱により支えられる構造となることから、コイルユニットの耐荷重性を確保することができる。また、センサ用スペースにおいて、車両が乗り上げる側の筐体の内面部とセンサとの間に隙間が確保されていることから、車両が乗り上げた際の衝撃や荷重などの外部応力が直接センサに伝わることが抑制される。したがって、コイルユニットの耐荷重性を確保しつつ、外部応力が加わった際にコイルユニット内部に設置されるセンサへ応力が伝わることを抑制することができる。
【００１１】
また、本発明に係るコイルユニットにおいては、センサは、金属検知コイルであってもよい。これにより、コイルユニット内部のセンサの破損を防止しつつ、コイルユニットの上方又は周囲の金属異物を検知することができる。
【００１２】
好ましくは、センサは、鉛直方向に貫通する孔を有し、支柱は、センサの孔を貫通して鉛直方向に延びているとよい。この場合、支柱によりセンサ周辺の筐体に加わる荷重が支えられ、センサ用スペースのセンサ周辺の内部空間が保持できる。
【００１３】
好ましくは、コイルユニットは、センサを複数有するとよい。この場合、センサによって物体を検知できるエリアを広くすることできる。
【００１４】
好ましくは、筐体は、支柱を複数有するとよい。この場合、筐体に加わる荷重を支える箇所が複数箇所となるため、外部応力を分散することができる。
【００１５】
好ましくは、筐体は、コイル用スペースにおいて、仕切り板から鉛直下方に延びる突部を有するとよい。この場合、筐体に加わる外部応力に対して、耐荷重性を向上することができる。
【００１６】
より好ましくは、突部は、中空の筒状を呈しているとよい。この場合、中空間に電子部品などの小型部品を設置することができ、スペースを有効活用することができる。
【００１７】
好ましくは、コイルは、内周縁が突部に接触して巻回されているとよい。この場合、突部とコイルが接しているため、放熱面積が増え、コイルから発生する熱が筐体を介して効率よく外部へと放熱されることとなる。したがって、コイルユニットの放熱性を向上することができる。
【００１８】
また、本発明に係るコイルユニットにおいては、コイルは、磁界を介して交流電力の授受を行うコイルであってもよい。これにより、コイルユニット内部のセンサの破損を防止しつつ、電力の給受電が可能となる。
【００１９】
本発明に係るワイヤレス給電装置は、地上側に設けられるワイヤレス給電装置であって、上記コイルユニットを有する。本発明によれば、コイルユニットの耐荷重性を確保しつつ、外部応力が加わった際にコイルユニット内部に設置されるセンサへ応力が伝わることを抑制したワイヤレス給電装置を得ることができる。
【００２０】
本発明に係るワイヤレス受電装置は、地上側に設けられるワイヤレス受電装置であって、上記コイルユニットを有する。本発明によれば、コイルユニットの耐荷重性を確保しつつ、外部応力が加わった際にコイルユニット内部に設置されるセンサへ応力が伝わることを抑制したワイヤレス受電装置を得ることができる。
【００２１】
本発明に係るワイヤレス電力伝送装置は、地上側に設けられるワイヤレス給電装置と、車両に搭載されるワイヤレス受電装置と、を備え、ワイヤレス給電装置は、上記ワイヤレス給電装置である。本発明によれば、コイルユニットの耐荷重性を確保しつつ、外部応力が加わった際にコイルユニット内部に設置されるセンサへ応力が伝わることを抑制したワイヤレス電力伝送装置を得ることができる。
【００２２】
本発明に係るワイヤレス電力伝送装置は、車両に搭載されるワイヤレス給電装置と、地上側に設けられるワイヤレス受電装置と、を備え、ワイヤレス受電装置は、上記ワイヤレス受電装置である。本発明によれば、コイルユニットの耐荷重性を確保しつつ、外部応力が加わった際にコイルユニット内部に設置されるセンサへ応力が伝わることを抑制したワイヤレス電力伝送装置を得ることができる。
【００２３】
本発明に係るワイヤレス電力伝送装置は、車両に搭載される車両側の電源装置と、車両側の電源装置との間でワイヤレスにて電力の授受が行われる地上側の電源装置と、を備え、地上側の電源装置は、上記コイルユニットを有する。本発明によれば、コイルユニットの耐荷重性を確保しつつ、外部応力が加わった際にコイルユニット内部に設置されるセンサへ応力が伝わることを抑制した双方向型のワイヤレス電力伝送装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、コイルユニットの耐荷重性を確保しつつ、外部応力が加わった際にコイルユニット内部に設置されるセンサへ応力が伝わることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を蓄電器とともに示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置における給電コイルユニットを示す模式斜視図である。
【図３】図２におけるＩ−Ｉに沿う給電コイルユニットの模式断面斜視図である。
【図４】図２における給電コイルユニットの給電コイル及び給電コイル用スペースを鉛直上方から拡大して示す模式斜視図である。
【図５】図２における給電コイルユニットのセンサ及びセンサ用スペースを鉛直上方から拡大して示す模式斜視図である。
【図６】図５に示した本発明の第１実施形態に係る給電コイルユニットのセンサ及びセンサ用スペースを鉛直上方から拡大して示す模式斜視図に相当する、本発明の第２実施形態に係る給電コイルユニットのセンサ及びセンサ用スペースを鉛直上方から拡大して示す模式斜視図である。
【図７】図５に示した本発明の第１実施形態に係る給電コイルユニットのセンサ及びセンサ用スペースを鉛直上方から拡大して示す模式斜視図に相当する、本発明の第３実施形態に係る給電コイルユニットのセンサ及びセンサ用スペースを鉛直上方から拡大して示す模式斜視図である。
【図８】図５に示した本発明の第１実施形態に係る給電コイルユニットのセンサ及びセンサ用スペースを鉛直上方から拡大して示す模式斜視図に相当する、本発明の第４実施形態に係る給電コイルユニットのセンサ及びセンサ用スペースを鉛直上方から拡大して示す模式斜視図である。
【図９】図５に示した本発明の第１実施形態に係る給電コイルユニットのセンサ及びセンサ用スペースを鉛直上方から拡大して示す模式斜視図に相当する、本発明の第５実施形態に係る給電コイルユニットのセンサ及びセンサ用スペースを鉛直上方から拡大して示す模式斜視図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置における給電コイルユニットの給電コイル及び給電コイル用スペースを鉛直下方から拡大して示す模式斜視図である。
【図１１】本発明の第６実施形態に係る給電コイルユニットの模式断面図である。
【図１２】本発明の第７実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置における給電コイルユニットの給電コイル及び給電コイル用スペースを鉛直下方から拡大して示す模式斜視図である。
【図１３】本発明の第８実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置における給電コイルユニットの給電コイル及び給電コイル用スペースを鉛直下方から拡大して示す模式斜視図である。
【図１４】本発明の第９実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を蓄電器とともに示す概略図である。
【図１５】図３に示した本発明の第１実施形態に係る給電コイルユニットの模式断面斜視図に相当する、本発明の第９実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置における受電コイルユニットの模式断面斜視図である。
【図１６】本発明の第１０実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を蓄電器とともに示す概略図である。
【図１７】図３に示した本発明の第１実施形態に係る給電コイルユニットの模式断面斜視図に相当する、本発明の第１０実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置における地上側コイルユニットの模式断面斜視図である。
【図１８】給電コイルユニットのセンサ及びセンサ用スペースの他の一例を鉛直上方から拡大して示す模式斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、相対的なものであり特に限定されず、上下左右が逆でも良いが、以下の説明では、図面の上下左右に基づき説明する。さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はその実施の形態のみに限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２７】
（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を蓄電器とともに示す概略図である。
【００２８】
ワイヤレス電力伝送装置Ｓ１は、図１に示されるように、ワイヤレス給電装置１００と、ワイヤレス受電装置２００と、を備える。本実施形態では、ワイヤレス電力伝送装置Ｓ１を車両への給電設備に適用した例を用いて説明する。つまり、ワイヤレス給電装置１００は地上に設置される給電設備となり、ワイヤレス受電装置２００は車両に搭載される受電設備となる。ワイヤレス受電装置２００が適用される車両としては、二次電池の電力を利用する電気自動車やハイブリッド自動車などさまざまな車両が挙げられる。
【００２９】
ワイヤレス給電装置１００は、電源ＶＧと、インバータＩＮＶと、給電コイルユニットＬ１と、を有する。電源ＶＧは、直流電力を後述するインバータＩＮＶに供給する。電源ＶＧとしては、直流電力を出力するものであれば特に制限されず、商用交流電源を整流・平滑した直流電源、二次電池、太陽光発電した直流電源、あるいはスイッチングコンバータなどのスイッチング電源装置などが挙げられる。
【００３０】
インバータＩＮＶは、電源ＶＧから供給される入力直流電力を交流電力に変換する機能を有している。インバータＩＮＶとしては、複数のスイッチング素子がブリッジ接続されたスイッチング回路から構成される。このスイッチング回路を構成するスイッチング素子としては、たとえばＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの素子が挙げられる。
【００３１】
給電コイルユニットＬ１は、給電コイルＬ１１を含んで構成され、筐体６００によってパッケージングされている。この給電コイルＬ１１がインバータＩＮＶから供給される交流電力を後述する受電コイルＬ１２にワイヤレスにて送電する給電部として機能することとなる。また、ワイヤレス電力伝送装置Ｓ１を電気自動車などの車両への給電設備に適用した場合、給電コイルユニットＬ１は地中又は地面近傍に配設されることとなる。なお、給電コイルユニットＬ１の具体的な構成については後述する。
【００３２】
ワイヤレス受電装置２００は、受電コイルユニットＬ２と、整流器２３０と、充電器２４０と、を有する。
【００３３】
受電コイルユニットＬ２は、受電コイルＬ１２と、磁気シールド材２２０と、を有し、これらが筐体２１０によってパッケージングされている。ここで、受電コイルＬ１２は、ワイヤレス給電装置１００の給電コイルＬ１１からワイヤレスにて送電された交流電力を受電する受電部として機能することとなる。また、ワイヤレス電力伝送装置Ｓ１を電気自動車などの車両への給電設備に適用した場合、受電コイルユニットＬ２は電気自動車の車両下部に搭載されることとなる。受電コイルＬ１２としては、導線が連続して巻回されたもの、板材をプレスにより打ち抜いてコイル状に形成されたもの、細板状の材料を曲げてコイル状に形成されものなどが挙げられる。受電コイルＬ１２が導線を巻回して構成される場合の導線の材質としては、銅、銀、金、アルミニウム、又は、これらを構成成分として含む金属ワイヤが挙げられる。軽量化の観点では、アルミニウム線、銅クラッドアルミ線等を用いるとよい。軽量化と電気伝導率とを両立する観点では、アルミニウム線の周囲に銅を一様に被覆した、銅クラッドアルミ線が好ましい。銅クラッドアルミ線は、多数本を束ね撚り合わせたリッツ線として用いるのがよい。また、受電コイルＬ１２が板材をプレスにより打ち抜いてコイル状に形成される場合あるいは細板状の材料を曲げてコイル状に形成される場合の板材及び細板状の材料の材質としては、銅、銀、金、アルミニウム、又は、これらを構成成分として含む合金などが挙げられる。
【００３４】
磁気シールド材２２０は、給受電の際に発生する磁界が周囲や車両に漏れることを排除もしくは低減する役割を有している。具体的には、給電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２が給受電の際に発生する磁界によって、磁気シールド材２２０の表面に渦電流が生じる。この渦電流によって給受電の際に発生する磁界が打ち消される方向に磁気シールド材２２０上に磁界が発生し、給電コイルＬ１１と受電コイルＬ１２が給受電の際に発生する磁界が周囲や車両に漏れることを排除もしくは低減する。磁気シールド材２２０は、受電コイルユニットＬ２において、受電コイルＬ１２の背面側、すなわち車両側に配置される。磁気シールド材２２０の材質としては、銅、銀、金、アルミニウム、又は、これらを構成成分として含む金属などが挙げられる。特にコストを重視する観点では、比較的安価で金属抵抗の小さいアルミニウムを用いるとよい。なお、受電コイルユニットＬ２は、受電コイルＬ１２と磁気シールド材２２０との間に給受電コイル間の結合を高める磁性体を備えていてもよい。
【００３５】
整流器２３０は、受電コイルＬ１２が受電した交流電力を直流電力に整流する機能を有している。整流器２３０としては、半波整流回路や全波整流回路などの複数のスイッチング素子がブリッジ接続されたブリッジ型回路と、このブリッジ型回路に並列に接続され、整流された電圧を平滑して直流電圧を生成する平滑コンデンサから構成される。
【００３６】
充電器２４０は、整流器２３０により整流された直流電力を蓄電器２５０に充電している。具体的には、充電器２４０は蓄電器２５０の充電を制御する充電制御回路から構成され、整流器２３０により整流された直流電力の電流及び電圧を変換し、蓄電器２５０に供給して電気的エネルギーを蓄えさせる動作を行う。蓄電器２５０は、電力を蓄える機能を有していれば特に制限されず、例えば二次電池（リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル水素電池など）や容量素子（電気二重層キャパシタなど）が挙げられ、エネルギー密度が高いという観点から、リチウムイオン電池であると好ましい。なお、充電器２４０は必須の構成ではなく、整流器２３０から出力される直流電力を直接蓄電器２５０に供給する構成としても構わない。
【００３７】
このような構成を備えることにより、ワイヤレス給電装置１００の給電コイルＬ１１からワイヤレス受電装置２００の受電コイルＬ１２にワイヤレスにて電力が伝送されるワイヤレス電力伝送装置Ｓ１が実現される。
【００３８】
次に、図２〜５を参照して、本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１における給電コイルユニットＬ１の構成について説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置における給電コイルユニットを示す模式斜視図である。図３は、図２におけるＩ−Ｉに沿う給電コイルユニットの模式断面斜視図である。図４は、図２における給電コイルユニットの給電コイル及び給電コイル用スペースを鉛直上方から拡大して示す模式斜視図である。図５は、図２における給電コイルユニットのセンサ及びセンサ用スペースを鉛直上方から拡大して示す模式斜視図である。
【００３９】
給電コイルユニットＬ１は、図２及び図３に示されるように、筐体６００と、磁性体７２０と、給電コイルＬ１１と、センサ８１０と、を有している。この給電コイルユニットＬ１は、受電側へワイヤレスで電力を伝送する。
【００４０】
筐体６００は、図２に示されるように、直方体の外形を呈している。筐体６００の材質としては、絶縁性の樹脂が挙げられ、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、強化繊維プラスチック（ＦＲＰ）などが挙げられる。また筐体６００は、複数の部材及び材質で構成されてもよい。特に給受電の際に発生する磁界が周囲や車両に漏れることを排除もしくは低減するために、筐体６００の一部（例えば筐体６００の底部６３０）の材質を、銅、銀、金、アルミニウム、又は、これらを構成成分として含む金属などとしてもよい。コストを重視する観点では、比較的安価で金属抵抗の小さいアルミニウムを用いるとよい。なお、筐体６００は地上に設置されるが、筐体６００と地面の間には、絶縁シートや樹脂などの絶縁物、シリコン熱伝導シートや熱伝導性エポキシ接着剤や熱伝導性両面テープなど放熱性を向上する熱伝導材、絶縁物や熱伝導材料を重ねた２層構造の部材が介在してあってもよい。なお、本実施形態では、筐体６００の外形形状は直方体形状を呈しているがこれに限られることなく、円錐台形状、角錐台形状、多角柱形状、反角柱形状、ドーム形状など様々な形状を呈していてもよい。
【００４１】
本実施形態では、筐体６００は、磁性体７２０、給電コイルＬ１１及びセンサ８１０を収容する。具体的には、筐体６００は、図３に示されるように、磁性体７２０及び給電コイルＬ１１を収容する給電コイル用スペース７００とセンサ８１０を収容するセンサ用スペース８００とに仕切る仕切り板６２０を有している。センサ用スペース８００は、給電コイル用スペース７００よりも鉛直上方に位置している。すなわち、センサ用スペース８００は、給電コイル用スペース７００よりも給電コイルユニットＬ１の電力伝送を行う側に位置することとなる。また、筐体６００は、センサ用スペース８００に支柱６５０を有している。
【００４２】
給電コイル用スペース７００は、図３及び図４に示されるように、直方体形状の空間である。具体的には、給電コイル用スペース７００は、筐体６００の底部６３０、側面部６４０、仕切り板６２０によって画定される空間である。この給電コイル用スペース７００内の空間には、給電コイルＬ１１と磁性体７２０が配置されている。なお、本実施形態では、給電コイル用スペース７００の空間形状は直方体形状を呈しているがこれに限られることなく、円錐台形状、角錐台形状、多角柱形状、反角柱形状、ドーム形状など様々な形状を呈していてもよい。
【００４３】
センサ用スペース８００は、図３及び図５に示されるように、直方体形状の空間である。具体的には、センサ用スペース８００は、筐体６００の頂部６１０、側面部６４０、仕切り板６２０によって画定される空間である。このセンサ用スペース８００内の空間には、支柱６５０が設けられており、センサ８１０が配置されている。なお、本実施形態では、センサ用スペース８００の空間形状は直方体形状を呈しているがこれに限られることなく、円錐台形状、角錐台形状、多角柱形状、反角柱形状、ドーム形状など様々な形状を呈していてもよい。
【００４４】
支柱６５０は、センサ用スペース８００の内部空間を保持する役割を担う。具体的には、支柱６５０は、図５に示されるように、センサ用スペース８００において、仕切り板６２０から鉛直方向に延びる円柱状の柱である。これにより、筐体６００に加わる荷重によって、センサ用スペース８００の内部空間が変形することが抑制される。つまり、センサ用スペース８００が支柱６５０により支えられる構造となる。ここで、支柱６５０によりセンサ用スペース８００が支えられる構造であることから、筐体６００の頂部６１０（筐体６００の車両が乗り上げる側の外壁部分）の厚さを薄くすることができる。これにより、センサ８１０と検知対象物である物体との間隔が近づくことから、センサ８１０の感度を向上することができる。一方、筐体６００の頂部６１０の厚みを薄くすることにより、給電コイルユニットＬ１の耐荷重性が不足してしまう場合、給電コイル用スペース７００とセンサ用スペース８００との間の仕切り板６２０の厚さを厚くすることにより、センサ８１０と検知対象物である物体との間隔を維持したまま、給電コイルユニットＬ１の耐荷重性を維持又は向上することができる。つまり、センサ８１０の感度を向上させつつ、給電コイルユニットＬ１の耐荷重性を確保するには、筐体６００の頂部６１０の厚みを所望のセンサ８１０の感度が確保できる厚みとし、この筐体６００の頂部６１０の厚みよりも筐体６００の仕切り板６２０の厚みを厚くすることで可能となる。なお、本実施形態では、支柱６５０は円柱状の外形形状を呈しているがこれに限られることなく、円錐台形状、角錐台形状、多角柱形状、反角柱形状など様々な形状を呈していてもよい。また、本実施形態では、支柱６５０は、センサ用スペース８００における略中心に位置するよう設けられているがこれに限られることなく、任意の場所に設けても構わない。但し、耐荷重性を向上させるためには、支柱６５０と筐体６００の側面部６４０との距離が最大となる配置、すなわち中心に配置することが好ましい。さらに、本実施形態では、支柱６５０の鉛直上方の端部は、センサ用スペース８００において、筐体６００の頂部６１０と接しているが、センサ用スペース８００の内部空間を保持できるのであれば、筐体６００の頂部６１０との間に隙間が設けられていても構わない。
【００４５】
磁性体７２０は、図４に示されるように、鉛直方向から見て略正方形の平板状の外形を呈しており、給電コイル用スペース７００において、筐体６００の底部６３０上に載置されている。つまり、磁性体７２０は、給電コイル用スペース７００において、筐体６００の給電コイルユニットＬ１の電力伝送を行う側とは反対側の内面部上に載置されている。この磁性体７２０は、磁路の磁気抵抗を減らし、コイル間の磁気的な結合を高める作用を有する。磁性体７２０の材料としては、センダスト、ＭｎＺｎフェライト、パーマロイなどが挙げられる。磁性体７２０の透磁率及び電気抵抗は高ければ高いほど好ましく、これらの中では、特にＭｎＺｎフェライトが好ましい。なお、本実施形態では、磁性体７２０の鉛直方向から見た外形形状は略正方形を呈しているがこれに限られることなく、長方形、多角形、円形、楕円形など様々な形状を呈していてもよい。また、本実施形態では、磁性体７２０はひとつの部材として構成されているが、これに限られることなく、複数の磁性部材の個片から構成されていてもよい。この磁性部材の個片形状は、様々な形状の組み合わせであってもよい。さらに、磁性体７２０と給電コイル用スペース７００における筐体６００の底部６３０との間には、絶縁シートや樹脂などの絶縁物が介在してあってもよい。
【００４６】
給電コイルＬ１１は、インバータＩＮＶから供給される交流電力を受電コイルＬ１２に電力伝送する。具体的には、インバータＩＮＶから給電コイルＬ１１に交流電圧が印加されることにより、給電コイルＬ１１に交流電流が流れて交流磁界が発生し、この交流磁界を介して受電コイルＬ１２に電力伝送される。この給電コイルＬ１１は、図４に示されるように、給電コイル用スペース７００において、筐体６００の底部６３０上に、磁性体７２０を間に介して設置されている。つまり、給電コイルＬ１１は、給電コイル用スペース７００において、筐体６００の給電コイルユニットＬ１の電力伝送を行う側とは反対側の内面部上に磁性体７２０を間に介して設置されている。なお、本実施形態では、給電コイルＬ１１は、導線が連続して巻回されて構成されているが、これに限られることなく、板材をプレスにより打ち抜いてコイル状に形成される板状のもの、細板状の材料を曲げてコイル状に形成されるものなどでもよい。また、導線が連続して巻回されているもののコイルタイプとしては、スパイラルコイル、ソレノイドコイル、又はこれら組み合わせたコイルなどが挙げられる。さらに、板材をプレスにより打ち抜いてコイル状に形成される板状のものと細板状の材料を曲げてコイル状に形成されるもののコイルタイプとしてはスパイラルコイル、又はこれら組み合わせたコイルなどが挙げられる。本実施形態では、給電コイルＬ１１は、導線が平面状に連続して巻回されて構成されており、巻回軸方向が鉛直方向と略平行となるように給電コイル用スペース７００に配置されている。また、本実施形態では、給電コイルＬ１１は、鉛直方向から見て円形形状の外形を呈しているがこれに限られることなく、長方形、多角形、楕円形など、様々な外形形状を呈していてもよい。またさらには、給電コイルＬ１１が導線を巻回して構成される場合の導線の材質としては、銅、銀、金、アルミニウム、又は、これらを構成成分として含む金属ワイヤが挙げられる。軽量化の観点では、アルミニウム線、銅クラッドアルミ線等を用いるとよい。軽量化と電気伝導率とを両立する観点では、アルミニウム線の周囲に銅を一様に被覆した、銅クラッドアルミ線が好ましい。銅クラッドアルミ線は、多数本を束ね撚り合わせたリッツ線として用いるのがよい。一方、給電コイルＬ１１が板材をプレスにより打ち抜いてコイル状に形成される場合、あるいは細板状の材料を曲げてコイル状に形成される場合の板材及び細板状の材料の材質としては、銅、銀、金、アルミニウム、又は、これらを構成成分として含む合金などがあげられる。ここで、給電コイルＬ１１と磁性体７２０との間には、給電コイルＬ１１をコイル芯に巻きつけ固定する役割、又は／及び、給電コイルＬ１１と磁性体７２０を絶縁する役割を担うボビン（図示しない）を設けていてもよい。このボビンの材質としては、絶縁性の樹脂が好ましく、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、強化繊維プラスチック（ＦＲＰ）などが挙げられる。
【００４７】
センサ８１０は、給電コイルユニットＬ１の上方又は周囲に存在する物体を検知する。具体的には、センサ８１０は、給電コイルユニットＬ１の周囲の生体を検知する生体検知センサ、ワイヤレス受電装置２００を搭載した車両を検知して給受電の位置ずれを防止する位置検知センサ、給電コイルユニットＬ１と受電コイルユニットＬ２の間に金属異物が混入したことを検知する金属検知コイルなどが挙げられる。そして、センサ８１０により検知した情報は、車両、電源ＶＧ、インバータＩＮＶなど様々な装置に送られ、給電コイルユニットＬ１の周辺状況に応じた電力伝送を可能としている。本実施形態では、センサ８１０は、金属検知コイルであり、リング状のコイルから構成されている。すなわち、センサ８１０としての金属検知コイルは、鉛直方向に貫通する孔を有する空芯コイルである。ここで、センサ８１０としての金属検知コイルの機能について詳述する。金属検知コイルは、給電コイルユニットＬ１と受電コイルユニットＬ２の間に金属異物が混入したことを検出する。具体的には、給電コイルユニットＬ１と受電コイルユニットＬ２の間に混入した金属異物によって生じる磁束の増減の変化を金属検知コイルにより検出する。そして、給電コイルユニットＬ１が発生させた磁界の影響を受ける範囲に金属異物が混入した際は、金属検知コイルの検出した電気信号により、直ちに警告あるいは給電停止を促す。なお、本実施形態では、金属検知コイルがリング状のコイルから構成されているが、金属異物を検知できるものであれば特に材質・形状の限定はなく、プリントコイルから構成されているもの、導線を連続してスパイラル構造に巻回されたもの、板材をプレスにより打ち抜いてコイル状に形成されたものであってもよい。但し、コストの観点では、同一基板内に多数のコイルを製造可能であって、生産スピードが早いプリントコイルが好ましい。なお、センサ８１０がプリントコイルで構成されている場合、プリントコイルの導体パターンを印刷形成する基板を仕切り板６２０として用いてもよい。
【００４８】
本実施形態では、センサ８１０は、センサ用スペース８００において、筐体６００の仕切り板６２０上に配置されている。このセンサ８１０の配置場所は、センサ用スペース８００において、筐体６００の仕切り板６２０上であれば任意の位置に配置することが可能である。また、センサ８１０は、センサ用スペース８００において、仕切り板６２０上に筐体６００の上方内面部（筐体６００の頂部６１０の内面部）とは非接触で配置されている。つまり、センサ用スペース８００において、センサ８１０と筐体６００の頂部６１０との間には隙間が確保されていることとなる。言い換えれば、センサ用スペース８００において、センサ８１０と車両が乗り上げる側の筐体６００の内面部分との間に隙間が確保されている。この隙間があることにより、車両が乗り上げた際の衝撃や荷重などの外部応力が直接伝わらなくなり、センサ８１０へ応力が伝わることを抑制することができる。ここで、支柱６５０の鉛直上方の端部と筐体６００の頂部６１０との間に隙間を設ける場合、支柱６５０の鉛直上方の端部と筐体６００の頂部６１０との間の隙間は、センサ８１０と筐体６００の頂部６１０との間の隙間よりも小さく設定されると好ましい。さらに、センサ８１０は、センサ用スペース８００において、筐体６００の側面部６４０と非接触で配置されていると好ましい。この場合、センサ８１０へ応力が伝わることをより一層抑制することができる。なお、本実施形態では、センサ８１０の外形形状はリング状のコイルを呈しているがこれに限られることなく、様々な形状を呈していてもよい。
【００４９】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１は、給電コイルユニットＬ１において、筐体６００は、給電コイルＬ１１を収容する給電コイル用スペース７００と給電コイル用スペース７００よりも鉛直上方に位置しセンサ８１０を収容するセンサ用スペース８００とに仕切る仕切り板６２０と、センサ用スペース８００の内部空間を保持する少なくとも１つの支柱６５０と、を有し、センサ８１０は、センサ用スペース８００において、仕切り板６２０上に筐体６００の上方内面部とは非接触で配置されている。そのため、センサ用スペース８００が支柱６５０により支えられる構造となることから、給電コイルユニットＬ１の耐荷重性を確保することができる。また、センサ用スペース８００において、車両が乗り上げる側の筐体６００の内面部とセンサ８１０との間に隙間が確保されていることから、車両が乗り上げた際の衝撃や荷重などの外部応力が直接センサ８１０に伝わることが抑制される。したがって、給電コイルユニットＬ１の耐荷重性を確保しつつ、外部応力が加わった際に給電コイルユニットＬ１内部に設置されるセンサ８１０へ応力が伝わることを抑制することができる。
【００５０】
（第２実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置について説明する。図６は、図５に示した本発明の第１実施形態に係る給電コイルユニットのセンサ及びセンサ用スペースを鉛直上方から拡大して示す模式斜視図に相当する、本発明の第２実施形態に係る給電コイルユニットのセンサ及びセンサ用スペースを鉛直上方から拡大して示す模式斜視図である。第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置は、給電コイルユニットＬ１のセンサ用スペース８００におけるセンサ８１０の形状ならびに配置の点において、第１実施形態と相違し、その他の構成は第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１と同様である。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５１】
図６に示すように、本実施形態では、センサ８１０は、鉛直方向に貫通する孔を有している。また、センサ８１０は、支柱６５０がセンサ８１０の孔を貫通して延びるように配置されている。つまり、支柱６５０は、センサ用スペース８００において、仕切り板６２０からセンサ８１０の孔を貫通して鉛直方向に延びることとなる。したがって、センサ８１０とセンサ用スペース８００の内部空間を保持する役割を担う支柱６５０が近接することから、センサ用スペース８００のセンサ８１０周辺の内部空間が保持される。この内部空間の保持により、車両が乗り上げた際の衝撃や荷重などの外部応力がより直接伝わらなくなり、センサ８１０へ応力が伝わることをさらに抑制することができる。さらに、センサ８１０は、支柱６５０と非接触で配置されていると好ましい。この場合、センサ８１０へ応力が伝わることをより一層抑制することができる。なお、本実施形態では、センサ８１０は、リング状のコイルを呈しているがこれに限られることなく、様々な形状を呈していてもよい。センサ８１０がリング状のコイルの場合、センサ８１０の孔は、もとより存在しているため、センサ用スペース８００におけるスペースを有効活用することもできる。
【００５２】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置は、給電コイルユニットＬ１において、センサ８１０は、鉛直方向に貫通する孔を有し、支柱６５０は、センサ８１０の孔を貫通して鉛直方向に延びている。そのため、センサ用スペース８００のセンサ８１０周辺の内部空間が保持される。この内部空間の保持により、車両が乗り上げた際の衝撃や荷重などの外部応力がより直接伝わらなくなり、センサ８１０へ応力が伝わることをさらに抑制することができる。
【００５３】
（第３実施形態）
次に、図７を参照して、本発明の第３実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置について説明する。図７は、図５に示した本発明の第１実施形態に係る給電コイルユニットのセンサ及びセンサ用スペースを鉛直上方から拡大して示す模式斜視図に相当する、本発明の第３実施形態に係る給電コイルユニットのセンサ及びセンサ用スペースを鉛直上方から拡大して示す模式斜視図である。第３実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置は、給電コイルユニットＬ１において、センサ８１０を複数有する点において、第１実施形態と相違し、その他の構成は第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１と同様である。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５４】
図７に示すように、本実施形態では、給電コイルユニットＬ１は、センサ８１０を複数有する。この複数のセンサ８１０の位置は、センサ用スペース８００において、筐体６００の仕切り板６２０上であれば任意の位置に配置することが可能である。センサ８１０を１つ有する場合に比べて、センサ８１０を複数有する場合は、筐体６００に対するセンサ８１０が存在するエリアの割合が広くなる。したがって、センサ８１０によって物体を検知できるエリアを広くすることができる。なお、第２実施形態で前述したとおり、図７で示すように、複数のセンサ８１０のうちの任意のセンサ８１０の孔を支柱６５０が貫通するように配置してもよい。本実施形態では、複数のセンサ８１０は、それぞれ鉛直方向に貫通する孔を有する、リング状のコイルを呈しており、支柱６５０が孔を貫通するように配置された１つのセンサと、支柱６５０の周囲に配置された４つのセンサの合計５つのセンサから構成されている。これら複数のセンサ８１０は、仕切り板６２０上において、互いに離間して配置されている。ここで、センサ８１０が金属検知コイルである場合、給電コイルＬ１１が発生する磁束が鎖交する領域を覆うように敷き詰められたセンサ８１０から構成されていると好ましい。これにより、金属異物の検知不能領域を減少させることができ、給電コイルユニットＬ１と受電コイルユニットＬ２の間に混入した金属異物を確実に検知すること可能となる。
【００５５】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置は、給電コイルユニットＬ１において、センサ８１０を複数有する。そのため、センサ８１０を１つ有する場合に比べて、センサ８１０を複数有する場合は、筐体６００に対するセンサ８１０が存在するエリアの割合が広くなる。つまり、センサ８１０によって物体を検知できるエリアを広くすることができる。
【００５６】
（第４実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第４実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置について説明する。図８は、図５に示した本発明の第１実施形態に係る給電コイルユニットのセンサ及びセンサ用スペースを鉛直上方から拡大して示す模式斜視図に相当する、本発明の第４実施形態に係る給電コイルユニットのセンサ及びセンサ用スペースを鉛直上方から拡大して示す模式斜視図である。第４実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置は、給電コイルユニットＬ１において、筐体６００が支柱６５０を複数有する点において、第１実施形態と相違し、その他の構成は第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１と同様である。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５７】
図８に示すように、本実施形態では、給電コイルユニットＬ１において、筐体６００は支柱６５０を複数有する。筐体６００が支柱６５０を複数有することにより、筐体６００に加わる荷重を支える箇所が複数箇所となるため、外部応力を分散することができる。したがって、給電コイルユニットＬ１の耐荷重性をより確保することができる。なお、複数の支柱６５０の位置は、センサ用スペース８００において、任意の位置に配置することが可能である。特に、耐荷重性を向上させるためには、複数の支柱６５０と筐体６００の側面部６４０との距離が等しくかつ最大となる配置にすることが好ましい。また、複数の支柱６５０は、互いに異なる大きさとしてもよく、互いに同一の大きさとしてもよい。本実施形態では、複数の支柱６５０のうち、センサ用スペース８００における略中心に位置する支柱６５０の大きさが最も大きくなっている。この場合、荷重による変形の影響を最も受けやすい筐体６００の中央部における耐荷重性を確実に確保することができる。
【００５８】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置は、給電コイルユニットＬ１において、筐体６００は支柱６５０を複数有する。そのため、筐体６００に加わる荷重を支える箇所が複数箇所となるため、外部応力を分散することができる。
【００５９】
（第５実施形態）
次に、図９を参照して、本発明の第５実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置について説明する。図９は、図５に示した本発明の第１実施形態に係る給電コイルユニットのセンサ及びセンサ用スペースを鉛直上方から拡大して示す模式斜視図に相当する、本発明の第５実施形態に係る給電コイルユニットのセンサ及びセンサ用スペースを鉛直上方から拡大して示す模式斜視図である。第５実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置は、給電コイルユニットＬ１において、センサ８１０を複数有する点、筐体６００が支柱６５０を複数有する点において、第１実施形態と相違し、その他の構成は第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１と同様である。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６０】
図９に示すように、本実施形態では、給電コイルユニットＬ１は、センサ８１０を複数有し、筐体６００は、支柱６５０を複数有する。これにより、センサ８１０によって物体を検知できるエリアを広くすることができるとともに、給電コイルユニットＬ１の耐荷重性をより確保することができる。この複数のセンサ８１０の位置及び複数の支柱６５０の位置は、センサ用スペース８００において、任意の位置に配置することが可能である。
【００６１】
本実施形態では、複数のセンサ８１０は、それぞれ鉛直方向に貫通する孔を有する、リング状のコイルを呈しており、複数の支柱６５０は、それぞれ複数のセンサ８１０の孔を貫通して鉛直方向に延びている。なお、図示省略したが、複数のセンサ８１０は、各センサ８１０の孔を支柱６５０が必ずしも貫通するように配置する必要はなく、孔を支柱６５０が貫通するように配置されたセンサ８１０と、孔を支柱６５０が貫通しないように配置されたセンサ８１０の双方を含んでいても構わない。なお、複数のセンサ８１０と複数の支柱６５０の数は、同数である必要はなく、物体の検知エリア及び耐荷重性に基づいて、適宜設定される。
【００６２】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置は、給電コイルユニットＬ１において、センサ８１０を複数有する。そのため、センサ８１０を１つ有する場合に比べて、センサ８１０を複数有する場合は、筐体６００に対するセンサ８１０が存在するエリアの割合が広くなる。つまり、センサ８１０によって物体を検知できるエリアを広くすることができる。
【００６３】
また、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置は、給電コイルユニットＬ１において、筐体６００は、支柱６５０を複数有する。そのため、筐体６００に加わる荷重を支える箇所が複数箇所となるため、外部応力を分散することができる。
【００６４】
（第６実施形態）
次に、図１０及び図１１を参照して、本発明の第６実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置について説明する。図１０は、本発明の第６実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置における給電コイルユニットの給電コイル及び給電コイル用スペースを鉛直下方から拡大して示す模式斜視図である。図１１は、本発明の第６実施形態に係る給電コイルユニットの模式断面図である。第６実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置は、給電コイルユニットＬ１において、筐体６００が突部６６０を有する点において、第１実施形態と相違し、その他の構成は第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ１と同様である。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６５】
図１０及び図１１に示すように、本実施形態では、筐体６００は、給電コイル用スペース７００において、仕切り板６２０から鉛直下方に延びる突部６６０を有する。これにより、突部６６０と仕切り板６２０が接続する部分において、仕切り板６２０の厚さを、突部６６０の高さ分、嵩増しすることができる。つまり、筐体６００に加わる外部応力に対して、支柱６５０からの荷重を支える仕切り板６２０の厚さを突部６６０の高さ分、嵩増しすることができる。したがって、給電コイルユニットＬ１の耐荷重性を向上することができる。本実施形態では、突部６６０は、給電コイルＬ１１の空芯部を貫通するように延びている。言い換えれば、給電コイルＬ１１は、突部６６０を中心軸として導線が巻回されている。また、本実施形態では、突部６６０は、円柱状の外形形状を呈しているがこれに限られることなく、円錐台形状、角錐台形状、多角柱形状、反角柱形状など様々な形状を呈していてもよい。さらに、本実施形態では、突部６６０は、給電コイル用スペース７００における略中心に位置するよう設けられているがこれに限られることなく、任意の場所に設けても構わない。但し、耐荷重性を向上させるためには、突部６６０と筐体６００の側面部６４０との距離が最大となる配置、すなわち中心に配置することが好ましい。またさらには、本実施形態では、突部６６０の鉛直下方の端部は、給電コイル用スペース７００において、磁性体７２０との間に隙間が設けられている。耐荷重の観点からすると、突部６６０の突出高さは高ければ高いほど好ましく、磁性体７２０に突部６６０が貫通可能な開口を設け、突部６６０が磁性体７２０の開口を貫通して延びるように構成しても構わない。このとき、突部６６０の鉛直下方の端部を筐体６００の底部６３０と接するように構成すると、車両が乗り上げた際の衝撃や荷重などの外部応力が、直接磁性体７２０に伝わることが抑制される。したがって、給電コイルユニットＬ１の耐荷重性をより確保することができる。
【００６６】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置は、給電コイルユニットＬ１において、筐体６００は、給電コイル用スペース７００において、仕切り板６２０から鉛直下方に延びると突部６６０を有する。そのため、筐体６００に加わる外部応力に対して、支柱６５０からの荷重を支える仕切り板６２０の厚さを突部６６０の高さ分、嵩増しすることができ、給電コイルユニットＬ１の耐荷重性を向上することができる。
【００６７】
（第７実施形態）
次に、図１２を参照して、本発明の第７実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置について説明する。図１２は、本発明の第７実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置における給電コイルユニットの給電コイル及び給電コイル用スペースを鉛直下方から拡大して示す模式斜視図である。第７実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置は、給電コイルユニットにおいて、筐体６００の突部６６０の形状の点において、第６実施形態と相違し、その他の構成は第６実施形態と同様である。以下、第６実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６８】
図１２に示すように、本実施形態では、突部６６０は、中空の筒状を呈している。これにより、突部６６０の中空間に電子部品などの小型部品（図示しない）を設置することができ、給電コイル用スペース７００において、スペースを有効活用することができる。例えば、電子部品などの小型部品は、突部６６０の中空間において、仕切り板６２０に取り付けられることとなる。本実施形態においても、第６実施形態と同様、磁性体７２０に突部６６０が貫通可能な開口を設け、突部６６０が磁性体７２０の開口を貫通して延びるように構成しても構わない。このとき、電子部品などの小型部品は、突部６６０の中空間において、仕切り板６２０に取り付けられていてもよく、電子部品などの小型部品の一部が突部６６０の中空間に位置するように筐体６００の底部６３０に取り付けられていても構わない。また。突部６６０の鉛直下方の端部を筐体６００の底部６３０と接するように構成してもよく、突部６６０の鉛直下方の端部と筐体６００の底部６３０との間に隙間を有するように構成しても構わない。突部６６０の鉛直下方の端部と筐体６００の底部６３０との間に隙間がある場合、突部６６０の中空間に設置される電子部品などの小型部品の配線の取り回しが容易となる。
【００６９】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置は、給電コイルユニットＬ１において、突部６６０は、中空の筒状を呈している。そのため、中空間に電子部品などの小型部品を設置することができ、スペースを有効活用することができる。
【００７０】
（第８実施形態）
次に、図１３を参照して、本発明の第８実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置について説明する。図１３は、本発明の第８実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置における給電コイルユニットの給電コイル及び給電コイル用スペースを鉛直下方から拡大して示す模式斜視図である。第８実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置は、給電コイルユニットにおいて、給電コイルＬ１１の構造の点において、第６実施形態と相違し、その他の構成は第６実施形態と同様である。以下、第６実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７１】
図１３に示すように、本実施形態では、給電コイルＬ１１は、突部６６０を中心軸として導線が巻回されており、給電コイルＬ１１の内周縁が突部６６０に接触して巻回されている。すなわち、給電コイルＬ１１の最も内側に位置する導線が突部６６０に接触している。これにより、放熱面積が増え、電力伝送時、給電コイルＬ１１から発生する熱が筐体６００を介して効率よく外部へと放熱することが可能となる。したがって、給電コイルユニットＬ１の放熱性を向上することができる。
【００７２】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置は、給電コイルユニットＬ１において、給電コイルＬ１１は、内周縁が突部６６０に接触して巻回されている。これにより、突部６６０と給電コイルＬ１１が接しているため、放熱面積が増え、給電コイルＬ１１から発生する熱が筐体６００を介して効率よく外部へと放熱されることとなる。したがって、給電コイルユニットＬ１の放熱性を向上することができる。
【００７３】
（第９実施形態）
次に、図１４及び図１５を参照して、本発明の第９実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ２について説明する。図１４は、本発明の第９実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を蓄電器とともに示す概略図である。図１５は、図３に示した本発明の第１実施形態に係る給電コイルユニットの模式断面斜視図に相当する、本発明の第９実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置における受電コイルユニットの模式断面斜視図である。
【００７４】
ワイヤレス電力伝送装置Ｓ２は、図１４に示されるように、ワイヤレス給電装置１０１と、ワイヤレス受電装置２０１と、を備える。本実施形態では、ワイヤレス電力伝送装置Ｓ２を車両からの給電設備に適用した例を用いて説明する。つまり、ワイヤレス給電装置１０１は車両に搭載される給電設備となり、ワイヤレス受電装置２０１は地上に設置される受電設備となる。第９実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ２は、第１実施形態における地上側に設置される給電コイルユニットＬ１の給電コイルＬ１１と、第１実施形態における車両側に搭載される受電コイルユニットＬ２の受電コイルＬ１２を逆の構成としたものである。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７５】
ワイヤレス給電装置１０１は、インバータＩＮＶ２と、給電コイルユニットＬ３と、を有する。インバータＩＮＶ２は、車両に搭載される蓄電器２５１に接続されており、蓄電器２５１から供給される入力直流電力を交流電力に変換する。このインバータＩＮＶ２は、第１実施形態のインバータＩＮＶと同様、複数のスイッチング素子がブリッジ接続されたスイッチング回路から構成され、このスイッチング回路を構成するスイッチング素子としては、たとえばＭＯＳ−ＦＥＴやＩＧＢＴなどの素子が挙げられる。蓄電器２５１は、電力を蓄える機能を有していれば特に制限されず、例えば二次電池（リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル水素電池など）や容量素子（電気二重層キャパシタなど）が挙げられ、エネルギー密度が高いという観点から、リチウムイオン電池であると好ましい。
【００７６】
給電コイルユニットＬ３は、給電コイルＬ１１と、磁気シールド材２２０と、を有し、これらが筐体２１０によってパッケージングされている。この給電コイルユニットＬ３は、受電コイルＬ１２に代えて、給電コイルＬ１１を有している以外は第１実施形態の受電コイルユニットＬ２と同様の構成である。つまり、本実施形態では、給電コイルユニットＬ３は、電気自動車の車両下部に搭載され、給電コイルＬ１１がインバータＩＮＶ２から供給される交流電力を受電コイルＬ１２に電力伝送することとなる。
【００７７】
ワイヤレス受電装置２０１は、受電コイルユニットＬ４と、整流器２３０と、充電器２４０と、を有する。整流器２３０、充電器２４０は、地上に設けられている以外は第１実施形態と同様の構成であるため、説明は省略する。
【００７８】
受電コイルユニットＬ４は、図１５に示されるように、筐体６００と、磁性体７２０と、受電コイルＬ１２と、センサ８１０と、を有している。この受電コイルユニットＬ４は、給電コイルＬ１１に代えて、受電コイルＬ１２を有し、筐体６００が給電コイル用スペース７００に代えて、磁性体７２０と受電コイルＬ１２を収容する受電コイル用スペース９００を有する以外は第１実施形態の給電コイルユニットＬ１と同様の構成である。つまり、本実施形態では、受電コイルユニットＬ４は地上側に設けられ、受電コイル用スペース９００は筐体６００の底部６３０、側面部６４０、仕切り板６２０によって画定される空間であって、受電コイルＬ１２は筐体６００の底部６３０上に磁性体７２０を間に介して設置され、受電コイルＬ１２が給電コイルＬ１１からワイヤレスにて送電された交流電力を受電することとなる。
【００７９】
このような構成を備えることにより、ワイヤレス給電装置１０１の給電コイルＬ１１からワイヤレス受電装置２０１の受電コイルＬ１２にワイヤレスにて電力が伝送されるワイヤレス電力伝送装置Ｓ２が実現され、受電コイルＬ１２が受電した交流電力が整流器２３０で直流電力に整流され、この直流電力が充電器２４０により地上側に設置された蓄電器２６０に充電される。つまり、本実施形態では、車両側から地上側に向けて電力伝送が行われることとなる。蓄電器２６０は、電力を蓄える機能を有していれば特に制限されず、例えば二次電池（リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル水素電池など）や容量素子（電気二重層キャパシタなど）が挙げられる。
【００８０】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ２は、受電コイルユニットＬ４において、筐体６００は、受電コイルＬ１２を収容する受電コイル用スペース９００と受電コイル用スペース９００よりも鉛直上方に位置しセンサ８１０を収容するセンサ用スペース８００とに仕切る仕切り板６２０と、センサ用スペース８００の内部空間を保持する少なくとも１つの支柱６５０と、を有し、センサ８１０は、センサ用スペース８００において、仕切り板６２０上に筐体６００の上方内面部とは非接触で配置されている。そのため、センサ用スペース８００が支柱６５０により支えられる構造となることから、受電コイルユニットＬ４の耐荷重性を確保することができる。また、センサ用スペース８００において、車両が乗り上げる側の筐体６００の内面部とセンサ８１０との間に隙間が確保されていることから、車両が乗り上げた際の衝撃や荷重などの外部応力が直接センサ８１０に伝わることが抑制される。したがって、受電コイルユニットＬ４の耐荷重性を確保しつつ、外部応力が加わった際に受電コイルユニットＬ４内部に設置されるセンサ８１０へ応力が伝わることを抑制することができる。
【００８１】
（第１０実施形態）
次に、図１６及び図１７を参照して、本発明の第１０実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ３について説明する。図１６は、本発明の第１０実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置を蓄電器とともに示す概略図である。図１７は、図３に示した本発明の第１実施形態に係る給電コイルユニットの模式断面斜視図に相当する、本発明の第１０実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置における地上側コイルユニットの模式断面斜視図である。
【００８２】
ワイヤレス電力伝送装置Ｓ３は、図１６に示されるように、地上側の電源装置３００と、車両側の電源装置４００と、を備える。本実施形態では、地上側の電源装置３００は地上に設置され、車両側の電源装置４００は車両に搭載され、地上側の電源装置３００と車両側の電源装置４００との間でワイヤレスにて電力の授受が行われる。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００８３】
地上側の電源装置３００は、第１の電力変換器３１０と、地上側コイルユニットＬ５と、を有する。第１の電力変換器３１０は、双方向型のスイッチング回路である。第１の電力変換器３１０は、商用電源に接続されて商用電源から供給される交流電力を送電用交流電力に変換して地上側コイルユニットＬ５に出力する第１の動作モードと、地上側に設けられる蓄電器２６１に接続されて地上側コイルユニットＬ５から供給される交流電力を充電用直流電力に変換して蓄電器２６１に出力する第２の動作モードと、を有する。なお、第１の動作モードにおいては、商用電源に代えて地上側に設けられた蓄電器２６１に接続されて蓄電器２６１から供給される直流電力を送電用交流電力に変換する動作であっても構わない。
【００８４】
地上側コイルユニットＬ５は、図１７に示されるように、筐体６００と、磁性体７２０と、地上側コイルＬ５１と、センサ８１０と、を有している。この地上側コイルユニットＬ５は、給電コイルＬ１１に代えて、地上側コイルＬ５１を有し、筐体６００が給電コイル用スペース７００に代えて、磁性体７２０と地上側コイルＬ５１を収容する地上側コイル用スペース５００を有する以外は第１実施形態の給電コイルユニットＬ１と同様の構成である。つまり、本実施形態では、地上側コイルユニットＬ５は地上側に設けられ、地上側コイル用スペース５００は筐体６００の底部６３０、側面部６４０、仕切り板６２０によって画定される空間となる。
【００８５】
地上側コイルＬ５１は、第１の電力変換器３１０から供給された交流電力を車両側コイルＬ６１にワイヤレスにて送電する給電部としての機能と、車両側コイルＬ６１からワイヤレスにて送電された交流電力を受電する受電部としての機能を有する。具体的には、交流電力をワイヤレスにて送電する際は、第１の電力変換器３１０から地上側コイルＬ５１に交流電圧が印加されることにより、地上側コイルＬ５１に交流電流が流れて交流磁界が発生し、この交流磁界を介して車両側コイルＬ６１に電力伝送される。一方、交流電力をワイヤレスにて受電する際は、車両側コイルＬ６１が発生する交流磁界を受けることにより、地上側コイルＬ５１に交流起電力が発生し、この交流起電力に基づく交流電流が地上側コイルＬ５１に流れる。つまり、地上側コイルＬ５１は、磁界を介して交流電力の授受を行うコイルである。この地上側コイルＬ５１は、給電コイルＬ１１と同様、地上側コイル用スペース５００において、筐体６００の底部６３０上に、磁性体７２０を間に介して設置されている。つまり、地上側コイルＬ５１は、地上側コイル用スペース５００において、筐体６００の地上側コイルユニットＬ５の電力伝送を行う側とは反対側の内面部上に磁性体７２０を間に介して設置されている。
【００８６】
地上側コイルＬ５１は、導線が連続して巻回されて構成されていてもよく、板材をプレスにより打ち抜いてコイル状に形成される板状のものであってもよく、細板状の材料を曲げてコイル状に形成されるものなどでもよい。また、導線が連続して巻回されているもののコイルタイプとしては、スパイラルコイル、ソレノイドコイル、又はこれら組み合わせたコイルなどが挙げられる。さらに、板材をプレスにより打ち抜いてコイル状に形成される板状のものと細板状の材料を曲げてコイル状に形成されるもののコイルタイプとしてはスパイラルコイル、又はこれら組み合わせたコイルなどが挙げられる。またさらには、地上側コイルＬ５１は、導線が平面状に連続して巻回されて構成される場合、巻回軸方向が鉛直方向と略平行となるように地上側コイル用スペース５００に配置されているとよく、鉛直方向から見て円形、長方形、多角形、楕円形など、様々な外形形状を呈していてもよい。なお、地上側コイルＬ５１が導線を巻回して構成される場合の導線の材質としては、銅、銀、金、アルミニウム、又は、これらを構成成分として含む金属ワイヤが挙げられる。軽量化の観点では、アルミニウム線、銅クラッドアルミ線等を用いるとよい。軽量化と電気伝導率とを両立する観点では、アルミニウム線の周囲に銅を一様に被覆した、銅クラッドアルミ線が好ましい。銅クラッドアルミ線は、多数本を束ね撚り合わせたリッツ線として用いるのがよい。一方、地上側コイルＬ５１が板材をプレスにより打ち抜いてコイル状に形成される場合、あるいは細板状の材料を曲げてコイル状に形成される場合の板材及び細板状の材料の材質としては、銅、銀、金、アルミニウム、又は、これらを構成成分として含む合金などが挙げられる。ここで、地上側コイルＬ５１と磁性体７２０との間には、地上側コイルＬ５１をコイル芯に巻きつけ固定する役割、又は／及び、地上側コイルＬ５１と磁性体７２０を絶縁する役割を担うボビン（図示しない）を設けていてもよい。このボビンの材質としては、絶縁性の樹脂が好ましく、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、強化繊維プラスチック（ＦＲＰ）などが挙げられる。
【００８７】
車両側の電源装置４００は、車両側コイルユニットＬ６と、第２の電力変換器４１０と、を有する。
【００８８】
車両側コイルユニットＬ６は、車両側コイルＬ６１と、磁気シールド材２２０と、を有し、これらが筐体２１０によってパッケージングされている。この車両側コイルユニットＬ６は、受電コイルＬ１２に代えて、車両側コイルＬ６１を有している以外は第１実施形態の受電コイルユニットＬ２と同様の構成である。つまり、本実施形態では、車両側コイルユニットＬ６は、車両下部に搭載されている。
【００８９】
車両側コイルＬ６１は、第２の電力変換器４１０から供給された交流電力を地上側コイルＬ５１にワイヤレスにて送電する機能と、地上側コイルＬ５１からワイヤレスにて送電された交流電力を受電する機能を有する。具体的には、交流電力をワイヤレスにて送電する際は、第２の電力変換器４１０から車両側コイルＬ６１に交流電圧が印加されることにより、車両側コイルＬ６１に交流電流が流れて交流磁界が発生し、この交流磁界を介して地上側コイルＬ５１に電力伝送される。一方、交流電力をワイヤレスにて受電する際は、地上側コイルＬ５１が発生する交流磁界を受けることにより、車両側コイルＬ６１に交流起電力が発生し、この交流起電力に基づく交流電流が車両側コイルＬ６１に流れる。つまり、車両側コイルＬ６１は、磁界を介して交流電力の授受を行うコイルである。車両側コイルＬ６１としては、導線が連続して巻回されたもの、板材をプレスにより打ち抜いてコイル状に形成されたもの、細板状の材料を曲げてコイル状に形成されたものなどが挙げられる。車両側コイルＬ６１が導線を巻回して構成される場合の導線の材質としては、銅、銀、金、アルミニウム、又は、これらを構成成分として含む金属ワイヤが挙げられる。軽量化の観点では、アルミニウム線、銅クラッドアルミ線等を用いるとよい。軽量化と電気伝導率とを両立する観点では、アルミニウム線の周囲に銅を一様に被覆した、銅クラッドアルミ線が好ましい。銅クラッドアルミ線は、多数本を束ね撚り合わせたリッツ線として用いるのがよい。また、車両側コイルＬ６１が板材をプレスにより打ち抜いてコイル状に形成される場合あるいは細板状の材料を曲げてコイル状に形成される場合の板材及び細板状の材料の材質としては、銅、銀、金、アルミニウム、又は、これらを構成成分として含む合金などが挙げられる。
【００９０】
第２の電力変換器４１０は、双方向型のスイッチング回路である。第２の電力変換器４１０は、車両側コイルＬ６１から供給される交流電力を充電用直流電力に変換して車両に搭載される蓄電器２５２に出力する第１の動作モードと、車両に搭載される蓄電器２５２から供給される直流電力を送電用交流電力に変換して車両側コイルＬ６１に出力する第２の動作モードと、を有する。車両に搭載される蓄電器２５２としては、二次電池（リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル水素電池など）や容量素子（電気二重層キャパシタなど）が挙げられる。
【００９１】
このような構成を備えることにより、地上側の電源装置３００と車両側の電源装置４００との間でワイヤレスにて電力の授受が行われるワイヤレス電力伝送装置Ｓ３が実現される。
【００９２】
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ３は、地上側コイルユニットＬ５において、筐体６００は、地上側コイルＬ５１を収容する地上側コイル用スペース５００と地上側コイル用スペース５００よりも鉛直上方に位置しセンサ８１０を収容するセンサ用スペース８００とに仕切る仕切り板６２０と、センサ用スペース８００の内部空間を保持する少なくとも１つの支柱６５０と、を有し、センサ８１０は、センサ用スペース８００において、仕切り板６２０上に筐体６００の上方内面部とは非接触で配置されている。そのため、センサ用スペース８００が支柱６５０により支えられる構造となることから、地上側コイルユニットＬ５の耐荷重性を確保することができる。また、センサ用スペース８００において、車両が乗り上げる側の筐体６００の内面部とセンサ８１０との間に隙間が確保されていることから、車両が乗り上げた際の衝撃や荷重などの外部応力が直接センサ８１０に伝わることが抑制される。したがって、地上側コイルユニットＬ５の耐荷重性を確保しつつ、外部応力が加わった際に地上側コイルユニットＬ５内部に設置されるセンサ８１０へ応力が伝わることを抑制することができる。
【００９３】
本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置Ｓ３においては、車両に搭載される車両側の電源装置４００と、車両側の電源装置４００との間でワイヤレスにて電力の授受が行われる地上側の電源装置３００と、を備え、地上側の電源装置３００は、磁界を介して交流電力の授受を行うコイルである地上側コイルＬ５１を備える地上側コイルユニットＬ５を有する。そのため、地上側コイルユニットＬ５の耐荷重性を確保しつつ、外部応力が加わった際に地上側コイルユニットＬ５内部に設置されるセンサ８１０へ応力が伝わることを抑制した双方向型のワイヤレス電力伝送装置Ｓ３を得ることができる。
【００９４】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明したが、本発明は上述の実施形態に限られることなく、様々な変形や変更が可能である。
【００９５】
例えば、第９実施形態及び第１０実施形態では、センサ８１０及び筐体６００の構成は、第１実施形態と同様であると説明したがこれに限られることなく、第２〜第７実施形態のセンサ８１０及び筐体６００の構成を適用しても構わない。また、第９実施形態の受電コイルＬ１２及び第１０実施形態の地上側コイルＬ５１のそれぞれは、第８実施形態の給電コイルＬ１１の特徴的構成を適用しても構わない。
【００９６】
さらに、第５実施形態では、複数のセンサ８１０をリング状のコイルで構成した例を用いて説明したがこれに限られることなく、プリントコイルで構成しても構わない。ここで、図１８を参照して、複数のセンサ８１０をプリントコイルで構成した場合について説明する。図１８に示すように、複数のセンサ８１０は、基板にプリントコイルの導体パターンを印刷形成して構成されている。複数のセンサ８１０を構成するプリントコイルは、基板に行列状に形成されており、本例においては、５行５列の合計２５個のプリントコイルが形成されている。この基板には各プリントコイルの中心に鉛直方向に貫通する孔が形成されており、複数の支柱６５０が、それぞれ各孔を貫通して鉛直方向に延びている。本例においても、第５実施形態と同様、センサ８１０によって物体を検知できるエリアを広くすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明に係る給電コイルユニットは、電気自動車のほか無人搬送車等の移動体への応用が可能である。
【符号の説明】
【００９８】
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…ワイヤレス電力伝送装置、１００，１０１…ワイヤレス給電装置、２００，２０１…ワイヤレス受電装置、２１０…筐体、２２０…磁気シールド材、２３０…整流器、２４０…充電器、２５０，２５１，２５２，２６０，２６１…蓄電器、２７０…商用電源、３００…地上側の電源装置、３１０…第１の電力変換器、４００…車両側の電源装置、４１０…第２の電力変換器、ＩＮＶ，ＩＮＶ２…インバータ、Ｌ１，Ｌ３…給電コイルユニット、Ｌ１１…給電コイル、Ｌ２，Ｌ４…受電コイルユニット、Ｌ１２…受電コイル、Ｌ５…地上側コイルニット、Ｌ５１…地上側コイル、Ｌ６…車両側コイルユニット、Ｌ６１…車両側コイル、５００…地上側コイル用スペース、ＶＧ…電源、６００…筐体、６１０…頂部、６２０…仕切り板、６３０…底部、６４０…側面部、６５０…支柱、６６０…突部、７００…給電コイル用スペース、７２０…磁性体、８００…センサ用スペース、８１０…センサ、９００…受電コイル用スペース。
【図１】
0006565953.tif 000002
【図２】
0006565953.tif 000003
【図３】
0006565953.tif 000004
【図４】
0006565953.tif 000005
【図５】
0006565953.tif 000006
【図６】
0006565953.tif 000007
【図７】
0006565953.tif 000008
【図８】
0006565953.tif 000009
【図９】
0006565953.tif 000010
【図１０】
0006565953.tif 000011
【図１１】
0006565953.tif 000012
【図１２】
0006565953.tif 000013
【図１３】
0006565953.tif 000014
【図１４】
0006565953.tif 000015
【図１５】
0006565953.tif 000016
【図１６】
0006565953.tif 000017
【図１７】
0006565953.tif 000018
【図１８】
0006565953.tif 000019