(57)【要約】      （修正有）【課題】発熱を低減することができるコイルユニット及び給電システムを提供する。【解決手段】給電コイル２３から受電コイル３３へ非接触で電力の供給が行われる。給電コイル２３の受電コイル３３と反対側には、シールド部としての編組シート２５が配置される。受電コイル３３の給電コイル２３と反対側には、シールド部としての編組シート３５が配置される。編組シート２５、３５は、１本１本が絶縁被覆された複数の銅線を撚って形成したリッツ線を編み込んでシート状に設けている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触で電力を相手コイルに給電又は相手コイルから受電するコイルと、前記コイルの前記相手コイルと反対側を覆う導電性のシールド部と、を備えたコイルユニットであって、
前記シールド部が、１本１本が絶縁被覆された複数の導線を撚って形成したリッツ線を編み込んでシート状に設けた編組シートから構成されている
ことを特徴とするコイルユニット。
【請求項２】
前記編組シートは、複数のリッツ線を編み込んで設けられたシート本体と、複数のシート本体の縁部に設けられ、前記複数のリッツ線を互いに電気的に接続する導電部材と、を有している
ことを特徴とする請求項１に記載のコイルユニット。
【請求項３】
地面に設けられた給電部と車両に設けられた受電部とを有し、前記受電部が前記給電部から伝送された電力を非接触で受電する給電システムであって、
前記給電部又は前記受電部の少なくとも一方が、請求項１又は２に記載のコイルユニットを有していることを特徴とする給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触で電力を受電又は給電するコイルユニット及びこのコイルユニットを有する給電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド自動車や電気自動車などに搭載されたバッテリに給電する給電システムとして、電源コードや送電ケーブルを用いないワイヤレス給電が着目されている。このワイヤレス給電技術の一つとして磁界共鳴式のものが知られている（特許文献１、２）。
【０００３】
この磁界共鳴式の給電システムでは、互いに電磁共鳴する一対の共鳴コイル（＝コイル）の一方を給電設備の地面に設置し、他方を車両に搭載して、給電設備の地面に設置された共鳴コイルから車両に搭載された共鳴コイルに非接触で電力を供給している。
【０００４】
上述した給電システムは、一対の共鳴コイル間にある程度距離があってもワイヤレスで給電することができるという利点がある。しかしながら、一対の共鳴コイル間に距離があるため、周囲に大きな電磁ノイズ漏洩が発生してしまう恐れがある。そこで、共鳴コイルを収容するケースの一部又はケース内に導電性の銅板シールドを設けることが考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−８７７３３号公報
【特許文献２】特開２０１２−２０００３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した銅板シールドは、スペースの関係上、共鳴コイルとは接近して配置される。このため、共鳴コイルからの磁界で銅板シールドに渦電流が流れ発熱する、という問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、発熱を低減することができるコイルユニット及び給電システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、非接触で電力を相手コイルに給電又は相手コイルから受電するコイルと、前記コイルの前記相手コイルと反対側を覆う導電性のシールド部と、を備えたコイルユニットであって、前記シールド部が、１本１本が絶縁被覆された複数の導線を撚って形成したリッツ線を編み込んでシート状に設けた編組シートから構成されていることを特徴とするコイルユニットに存する。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記編組シートは、複数のリッツ線を編み込んで設けられたシート本体と、複数のシート本体の縁部に設けられ、前記複数のリッツ線を互いに電気的に接続する導電部材と、を有していることを特徴とする請求項１に記載のコイルユニットに存する。
【００１０】
請求項３記載の発明は、地面に設けられた給電部と車両に設けられた受電部とを有し、前記受電部が前記給電部から伝送された電力を非接触で受電する給電システムであって、前記給電部又は前記受電部の少なくとも一方が、請求項１又は２に記載のコイルユニットを有していることを特徴とする給電システムに存する。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように請求項１、３記載の発明によれば、シールド部を、リッツ線を編み込んでシート状に設けた編組シートから構成することにより、シールド部に流れる渦電流の周波数が高くても抵抗値を低く抑えることができ、シールド部での温度上昇を抑えることができる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、シート本体の縁部に設けた導電部材によって、複数のリッツ線が互いに電気的に接続されているので、導電部材の１か所をグランドに接続するだけで簡単に複数のリッツ線をグランド電位にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の給電システムの概略構成を示す図である。
【図２】図１の給電システムが備える給電ユニット及び受電ユニットの配置を説明する図である。
【図３】図２の給電ユニット及び受電ユニットの概略分解斜視図である。
【図４】図３に示す編組シートの上面図である。
【図５】従来の銅板シールドと本実施形態の編組シートの周波数に対する抵抗の増加率を示すグラフである。
【図６】従来の銅板シールドと本実施形態の編組シートとにそれぞれ渦電流が発生したときの経過時間に対する温度を示すグラフである。
【図７】他の実施形態における編組シートの上面図である。
【図８】他の実施形態における編組シートの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態の給電システムについて、図１〜図４を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態の給電システムの概略構成を示す図である。図２は、図１の給電システムが備える給電ユニット及び受電ユニットの配置を説明する図である。図３は、図２の給電ユニット及び受電ユニットの概略分解斜視図である。なお、図３において、受電ユニットを構成する部分の引用符号は括弧内に記載している。図４は、図３に示す編組シートの上面図である。
【００１６】
本実施形態の給電システムは、磁界共鳴方式を用いて非接触で地面側から車両に電力を供給する。なお、給電側と受電側とを電磁的に結合させることにより電力を伝送するものであれば、磁界共鳴方式以外の方式を用いてもよい。
【００１７】
まず、給電システム１の構成について説明する。図１に示すように、給電システム１は、地面Ｇ（図２に示す）に配置される給電部としての給電装置２０と、車両Ｖ（図２に示す）に配置される受電部としての受電装置３０と、を備えている。この車両Ｖは、図２に示すように、エンジン及びモータを有するドライブユニットＤＲＶと、モータに電力を供給する動力用バッテリＢＡＴＴと、を備えている。
【００１８】
給電装置２０は、図１に示すように、高周波電源２１と、コイルユニットとしての給電ユニット２２と、整合器２７と、制御部２８と、を備えている。高周波電源２１は、例えば、商用電源から高周波電力を生成して、後述する給電ユニット２２に供給している。
【００１９】
給電ユニット２２は、図３に示すように、コイルとしての給電コイル２３と、給電コンデンサ体２４と、電磁ノイズ漏洩を防止するための編組シート２５と、これらを収容する箱型の給電ケース２６と、を有している。給電ユニット２２は、図２に示すように、地面Ｇ上に設置されている。給電ユニット２２は、地面Ｇに埋設されていてもよい。
【００２０】
給電コイル２３と給電コンデンサ体２４とは、互いに直列接続されて所定の共振周波数で共振する共振回路を形成している。本実施形態では、給電コイル２３と給電コンデンサ体２４とは、直列接続されているが、並列接続されていてもよい。
【００２１】
整合器２７は、高周波電源２１と給電コイル２３及び給電コンデンサ体２４からなる共振回路との間のインピーダンスを整合させるための回路である。制御部２８は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを有するマイクロコンピュータなどで構成され、給電装置２０全体の制御を司る。制御部２８は、例えば、電力伝送の要求に応じて、高周波電源２１のオンオフ制御を行う。
【００２２】
受電装置３０は、コイルユニットとしての受電ユニット３２と、整流器３８と、を備えている。受電ユニット３２は、図３に示すように、コイルとしての受電コイル３３と、受電コンデンサ体３４と、電磁ノイズ漏洩を防止するための編組シート３５と、これらを収容する箱型の受電ケース３６と、を有している。受電ユニット３２は、図２に示すように、車両Ｖの下面に取り付けられている。
【００２３】
受電コイル３３と受電コンデンサ体３４とは、互いに直列接続されて給電ユニット２２と同一の共振周波数で共振する共振回路を形成している。本実施形態では、受電コイル３３と受電コンデンサ体３４とは、直列接続されているが、並列接続されていてもよい。
【００２４】
整流器３８は、受電ユニット３２が受電した高周波電力を直流電力に変換する。この整流器３８には、例えば、車両Ｖに搭載された動力用バッテリＢＡＴＴの充電に用いられる充電ユニットなどの負荷Ｌが接続される。
【００２５】
上述した給電システム１は、給電施設において、駐車した車両Ｖの動力用バッテリＢＡＴＴの充電操作が入力されて車両Ｖへの電力伝送の要求が発生すると、制御部２８が、高周波電源２１をオンして高周波電力を生成する。そして、この高周波電力が給電ユニット２２に供給されると、給電ユニット２２と受電ユニット３２とが磁界共鳴して、給電ユニット２２から高周波電力が伝送されて、当該高周波電力が受電ユニット３２で受電される。受電ユニット３２で受電された高周波電力は、整流器３８で直流電力に変換されて、車両Ｖの充電ユニットに供給され、この充電ユニットにより動力用バッテリＢＡＴＴが充電される。
【００２６】
次に、上記概略で説明した給電ユニット２２及び受電ユニット３２の詳細な構成について、図３などを参照して説明する。給電、受電ユニット２２、３２は、上述したようにそれぞれ給電、受電コイル２３、３３と、給電、受電コンデンサ体２４、３４と、編組シート２５、３５と、給電、受電ケース２６、３６と、を備えている。
【００２７】
給電、受電コイル２３、３３はそれぞれ、図３に示すように、矩形平板状の例えばフェライト製のコア３Ａと、コア３Ａにコイル状に巻き付けられたコイル線３Ｂと、を有している。給電、受電コンデンサ体２４、３４は、ガラスエポキシ基板の表面に配線パターンを形成した矩形平板上の基板４Ａと、この基板４Ａ上に実装された複数のコンデンサ（図示せず）と、を有している。
【００２８】
給電側の編組シート２５は、給電コイル２３において受電コイル３３（相手コイル）と反対側の全面を覆うような矩形のシート状に設けられている。受電側の編組シート３５は、受電コイル３３において給電コイル２３（相手コイル）と反対側の全面を覆うような矩形のシート状に設けられている。即ち、編組シート２５、３５は、コア３Ａよりも広い面積に設けられている。
【００２９】
この編組シート２５、３５は、複数のシート本体５Ａと、シート本体５Ａの周縁に接続された導電部材としての銅線５Ｂと、導電部材としての一対の銅板５Ｃと、から構成されている。シート本体５Ａは、複数本のリッツ線を編み込んでシート状に形成している。本実施形態ではシート本体５Ａは帯状に形成されている。上記リッツ線は、１本１本が例えばエナメルなどで絶縁被覆された複数の銅線（導線）を撚って形成されている。このため、このシート本体５Ａを構成する複数のリッツ線は互いに絶縁されている。そこで、シート本体５Ａの縁部に設けた銅線５Ｂによって、複数のリッツ線を互いに電気的に接続している。
【００３０】
詳しくは、シート本体５Ａの周縁部となるリッツ線の端部は、絶縁被覆が除かれて、ハンダなどで上記銅線５Ｂに電気的に接続される。本実施形態では、シート本体５Ａの全周縁が銅線５Ｂによって縁取られている。この銅線５Ｂにより縁取られたシート本体５Ａをその帯幅方向に複数並べてつなぎ合わすことにより、１枚の編組シート２５、３５を構成する。上記銅板５Ｃは、複数のシート本体５Ａをつなぎ合わすためのものであり、帯幅方向に沿った一対の縁部（銅線５Ｂ）にそれぞれ接続されている。この銅板５Ｃをグランドに接続することにより、編組シート２５、３５を構成するリッツ線をグランドに接続することができる。
【００３１】
このようにグランドされた導電性の編組シート２５、３５により給電、受電コイル２３、３３を覆うことにより、編組シート２５、３５がシールド部として機能し、給電、受電コイル２３、３３から発生する電磁ノイズの漏洩を防止することができる。
【００３２】
給電、受電ケース２６、３６は、図２に示すように、開口が設けられた本体部６Ａと、本体部６Ａの開口を覆う蓋部６Ｂと、に分割可能に構成されている。本体部６Ａ及び蓋部６Ｂは、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などの給電装置からの磁気を通すことが可能な材料で構成される。
【００３３】
給電、受電ケース２６、３６は、本体部６Ａと蓋部６Ｂとを組み合わせて図示しないねじ等の固定手段により固定することで、内側に給電、受電コイル２３、３３及び給電、受電コンデンサ体２４、３４などを収容する収容空間を形成する。また、給電ケース２６は、蓋部６Ｂが地面Ｇ側、本体部６Ａが車両Ｖ側となるように地面に配置される。受電ケース３６は、蓋部６Ｂが車両Ｖの下面側、本体部６Ａが地面Ｇ側となるように車両Ｖの下面に取り付けられる。上記編組シート２５、３５は、例えば、上記蓋部６Ｂに取り付けられている。
【００３４】
上述した実施形態によれば、リッツ線は絶縁被覆された細い銅線を複数撚って形成されている。このため、編組シート２５、３５は、断面積の小さい銅線を複数編み込んで形成されているため、従来の断面積が大きい銅板シールドに比べ、高周波であっても低い抵抗にすることができる。
【００３５】
このことを図４に基づいて説明する。図４は、従来の銅板シールドと本実施形態の編組シートの周波数に対する抵抗の増加率を示すグラフである。図４において、銅シールドと編組シート２５、３５の上面積は同一である。また、図４において、銅板シールドの断面積は、編組シート２５、３５を構成するリッツ線の断面積を合計したものと同じである。同図に示すように、従来の銅板シールドは、ここに流れる電流の周波数が高くなるに従って、銅板シールドの抵抗値が高くなる。
【００３６】
これに対して、編組シート２５、３５も電流の周波数が高くなるに従って編組シート２５、３５の抵抗値が高くなるが、銅板シールドに比べてその上昇量は小さい。編組シート２５、３５を高周波であっても低い抵抗にすることができ、図５に示すように、編組シート２５、３５に渦電流が流れても銅板シールドに比べて温度上昇を抑えることができる。
【００３７】
また、上述した実施形態によれば、シート本体５Ａの縁部に設けた銅線５Ｂや銅板５Ｃによって、複数のリッツ線が互いに電気的に接続されているので、銅線５Ｂや銅板５Ｃの１か所をグランドに接続するだけで簡単に複数のリッツ線をグランド電位にすることができる。
【００３８】
なお、上述した実施形態によれば、編組シート２５、３５は複数のシート本体５Ａから設けられていたが、これに限ったものではない。例えば、図７に示すように、編組シート２５、３５を１枚のシート本体５Ａから設け、このシート本体５Ａの全周縁に銅板５Ｃを設けるようにしてもよい。
【００３９】
また、上述した実施形態によれば、編組シート２５、３５は、複数の帯状のシート本体５Ａを帯幅方向に並べて構成していたが、これに限ったものではない。例えば、図８に示すように、一対の銅板５Ｃにさらに帯状のシート本体５Ｄをつなぎ合わせることも考えられる。銅板５Ｃの長手方向に沿った一対の縁部のうち一方には、上述したシート本体５Ａの帯幅方向に沿った縁部が接続され、他方には上述したシート本体５Ｄの帯長さ方向に沿った縁部が接続されている。また、一対のシート本体５Ｄのうち一方の帯幅方向に沿った縁部には銅板５Ｅが接続され、これがグランドに接続される。
【００４０】
なお、上述した実施形態によれば、編組シート２５、３５は蓋部６Ｂに取り付けられていたが、これに限ったものではない。例えば、蓋部６Ｂの代わりに編組シート２５、３５を本体部６Ａの開口に取り付けるようにしてもよい。
【００４１】
上述した実施形態によれば、給電、受電コイル２３、３３はコイル線３Ｂをらせん状に巻いて形成していたが、これに限ったものではない。給電、受電コイル２３、３３としては、非接触給電に用いられるものであればよく、例えば、基板上にコイル線３Ｂをスパイラス状に形成しているものであってもよい。
【００４２】
上述した実施形態によれば、複数本のリッツ線を編み込んでシート本体５Ａを設けていたが、これに限ったものではない。例えば、１本のリッツ線を編み込んでシート本体５Ａを設けるようにしてもよい。
【００４３】
また、上述した実施形態によれば、給電、受電ユニット２２、３２において、編組シート２５、３５を設けていたが、これに限ったものではない。給電、受電ユニット２２、３２の何れか一方だけでもよい。
【００４４】
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１  給電システム
５Ａ  シート本体
５Ｂ  銅線（導電部材）
５Ｃ  銅板（導電部材）
５Ｄ  シート本体
５Ｅ  銅板（導電部材）
２０  給電装置（給電部）
２２  給電ユニット（コイルユニット）
２３  給電コイル（コイル）
２５  編組シート（シールド部）
３０  受電装置（受電部）
３２  受電ユニット（コイルユニット）
３３  受電コイル（コイル）
３５  編組シート（シールド部）
【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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