(57)【要約】【課題】フェライトコアの温度管理を正確に行なうことが可能な構成を備えるコイルユニットを提供する。【解決手段】  非接触の電力伝送システムに用いられる送電コイルユニット４００であって、板状のフェライトコア４６０と、フェライトコア４６０の一方の面側に配置されるコイル４５０と、フェライトコア４６０の一方の面側に配置される温度センサＴＳとを備え、コイル４５０は、全体として環状の多角形形状を有し、温度センサＴＳは、コイル２５０の角部の内側近傍領域に配置されている。【選択図】図３
2016059128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触の電力伝送システムに用いられるコイルユニットであって、
板状のフェライトコアと、
前記フェライトコアの一方の面側に配置されるコイルと、
前記フェライトコアの前記一方の面側に配置される温度センサと、
を備え、
前記コイルは、全体として環状の多角形形状を有し、
前記温度センサは、前記コイルの角部の内側近傍領域に配置されている、
コイルユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触充電システムを用いた電力伝送システムにおいて、非接触で電力を受電装置に送電する送電装置に用いられるコイルユニット、および、非接触で電力を送電装置から受電する受電装置に用いられるコイルユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜７に開示されているように、非接触で電力を送受電する送電装置および受電装置を用いる電力伝送システムが知られている。特許文献６に開示される電力伝送システムにおいては、コイルの温度を測定する温度センサが設けられている。また、特許文献７に開示される電力伝送システムにおいては、円形のコイルが採用され、円形コイルの中央部に温度センサが配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１５４８１５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４６１５４号公報
【特許文献３】特開２０１３−１４６１４８号公報
【特許文献４】特開２０１３−１１０８２２号公報
【特許文献５】特開２０１３−１２６３２７号公報
【特許文献６】特開２０１１−１３５７２９号公報
【特許文献７】特開２０１４−０９３９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、電力伝送効率の向上などの観点から、板状のフェライトコアに平板状のコイルを採用した電力伝送システムが開発されるようになっている。板状のフェライトコアと平板状のコイルとを採用した場合には、コイルからの磁束によってフェライトコアが発熱し、フェライトコアの温度が高くなると、フェライトコアでの磁束の損失が大きくなる。そこで、フェライトコアの温度を測定する必要がある。
【０００５】
しかし、上記特許文献７にあるように、温度センサを配置する技術は知られているものの、フェライトコアのどの部分の温度が高くなるのかについてを考慮した上で、温度センサを配置することについては、何ら記載も示唆もされていない。特に、複数の角部を有する多角形状の平板状コイルにおいては、フェライトコアの温度分布が一葉にならず、温度センサの配置を検討する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フェライトコアの温度管理を正確に行なうことが可能な構成を備えるコイルユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このコイルユニットにおいては、非接触の電力伝送システムに用いられるコイルユニットであって、板状のフェライトコアと、上記フェライトコアの一方の面側に配置されるコイルと、上記フェライトコアの上記一方の面側に配置される温度センサとを備え、上記コイルは、全体として環状の多角形形状を有し、上記温度センサは、上記コイルの角部の内側近傍領域に配置されている。
【０００８】
上記コイルユニットに採用されるコイルは、全体として環状の多角形形状を有し、磁束が中心に対して放射状に鎖交するために、コイルの内側部分が最も磁束が通る断面積が小さく磁束密度が高くなり、この領域に位置するフェライトコアは他の領域よりも温度が高くなる。特に、コイルの内側部分の中でも、角の部分は、両側の２辺のコイル部分で発生する磁束の密度が高くなり最も熱くなり易い。そこで、最も熱くなる領域であるコイルの角部の内側近傍領域に温度センサを配置している。
【発明の効果】
【０００９】
この発明においては、フェライトコアの温度管理を正確に行なうことが可能な構成を備えるコイルユニットを提供することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態における電力伝送システムを示す図である。
【図２】実施の形態における送電装置の構成を示す斜視図である。
【図３】実施の形態における送電コイルユニットの構成を示す平面図である。
【図４】実施の形態における受電装置の構成を示す斜視図である。
【図５】実施の形態における受電コイルユニットの構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に基づいた一例における実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。図においては、実際の寸法比率では記載しておらず、構造の理解を容易にするために、一部比率を異ならせて記載している。
【００１２】
以下に示す設備側（駐車場等）に設置される送電装置の構成は、車両側に載置される受電装置にも適用が可能である。送電装置において、載置面とは、設備（地面）側を意味し、表面側（送電側）とは、受電装置（車両）側を意味する。一方、受電装置において、載置面とは、車両側を意味し、表面側（受電側）とは、送電装置（地面）側を意味する。
【００１３】
以下に用いる各図において、図中の矢印Ｆの示す方向は、車両の前進方向および後進方向を示し、図中の矢印Ｗの示す方向は、車両の幅方向を示す。
【００１４】
（電力伝送システム１０００）
図１を参照して、非接触で電力を伝送する電力伝送システム１０００について説明する。電力伝送システム１０００は、電動車両１００に搭載される受電装置１０と、駐車場等の設備側に設置される送電装置５０とを備える。電動車両１００は、受電装置１０および車両本体１０５を含む。
【００１５】
（受電装置１０）
受電装置１０は、受電コイルユニット２００、および、受電コイルユニット２００により受電された電力を蓄える蓄電装置としてのバッテリ１５０との間に設けられる電気機器１１０を含む。受電コイルユニット２００は、受電コイル２５０および平板状のフェライトコア２６０を有する。受電コイル２５０には、渦巻き型コイルが用いられる。
【００１６】
電気機器１１０は、コンデンサ１２０、整流器１３０、および、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０等を有する。図示では、受電コイル２５０およびコンデンサ２２０は、直列接続されるが、これらは並列接続されてもよい。
【００１７】
車両本体１０５は、電気機器１１０のＤＣ／ＤＣコンバータ１４０に接続されるバッテリ１５０、パワーコントロールユニット１６０、モータユニット１７０、および通信部１８０などを含む。
【００１８】
受電コイル２５０の巻数は、受電コイル２５０と後述の送電コイル４５０との間の距離、ならびに受電コイル２５０と送電コイル４５０との共鳴強度を示すＱ値（たとえばＱ≧１００）およびその結合度を示す結合係数κなどが大きくなるように適宜設定される。受電コイル２５０は、整流器１３０に接続される。整流器１３０は、受電コイルユニット２００から供給される交流電流を直流電流に変換し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０に供給する。
【００１９】
（送電装置５０）
送電装置５０は、送電コイルユニット４００と電気機器３００とを含む。送電コイルユニット４００は、送電コイル４５０および平板状のフェライトコア４６０を有する。送電コイル４５０には、渦巻き型コイルが用いられる。
【００２０】
電気機器３００は、コンデンサ４２０、高周波電力装置３１０、送電ＥＣＵ３２０、および通信部３２２を備える。外部の交流電源３３０とは、コンセントプラグ３４０等を用いて着脱可能に接続される。図示では、送電コイル４５０およびコンデンサ４２０は、直列接続されるが、これらは並列接続されてもよい。
【００２１】
高周波電力装置３１０は、交流電源３３０から受ける電力を高周波の電力に変換し、変換した高周波電力を送電コイル４５０へ供給する。送電コイル４５０は、受電コイルユニット２００の受電コイル２５０へ、電磁誘導により非接触で電力を送電する。
【００２２】
（送電装置５０の詳細）
図２および図３を参照して、本実施の形態における送電装置５０の詳細構成について説明する。図２は、送電装置５０の構成を示す斜視図、図３は、送電コイルユニット４００の構成を示す平面図である。
【００２３】
図２を参照して、送電装置５０は、上記したように受電装置１０に非接触で電力を送電する送電コイルユニット４００と、送電コイルユニット４００に電力を供給し、外部電源に接続される電気機器３００とを有し、これらの送電コイルユニット４００および電気機器３００は、筐体６００の中に収容されている。したがって、本実施の形態における送電装置５０においては、送電コイルユニット４００および電気機器３００が一体化された構成を有している。筐体６００は、設置壁６１０、蓋部材６２０、および、側壁６３０を含む。
【００２４】
本実施の形態において、図１に示したように、電気機器３００は、高周波電力装置３１０、送電ＥＣＵ３２０、および通信部３２２を備えるが、これらの機器を構成するものとしては、スイッチング電源、ＰＦＣサブ基板、ファン、ＤＣ／ＲＦ部、５Ｖ／１５Ｖ電源、２４Ｖ電源、共鳴キャパシタ、ヒートシンク、フィルタインダクタ、ＳＣＵ、インターフェイス、および、入力制御部等が挙げられる。
【００２５】
図３を参照して、送電コイルユニット４００は、板状のフェライトコア４６０と、このフェライトコア４６０の一方の面側に配置される送電コイル４５０と、フェライトコア４６０の一方の面側に配置される温度センサＴＳとを備える。温度センサＴＳは、フェライトコア４６０の温度を測定する。
【００２６】
本実施の形態においては、フェライトコア４６０は、四角形形状であり、送電コイル４５０も、全体として環状の四角形形状を有している。また、温度センサＴＳは、送電コイル４５０の角部の内側近傍領域に配置されている。
【００２７】
送電コイルユニット４００に採用される送電コイル４５０は、全体として環状の四角形形状を有し、磁束Ｍが中心に対して放射状に鎖交するために、送電コイル４５０の内側部分が最も磁束Ｍが通る断面積が小さく磁束密度が高くなり、この領域に位置するフェライトコア４６０は他の領域よりも温度が高くなる。
【００２８】
特に、送電コイル４５０の内側部分の中でも、角の部分は、両側の２辺のコイル部分で発生する磁束の影響を受けて最も熱くなる。そこで、本実施の形態においては、最も熱くなる領域である送電コイル４５０の角部の内側近傍領域に温度センサＴＳを配置している。
【００２９】
これにより、最も高温になる領域が常に温度センサＴＳによりその温度が管理されていることから、フェライトコア４６０の温度管理を正確に行なうことが可能となる。
【００３０】
なお、本実施の形態においては、フェライトコア４６０および送電コイル４５０の形状として四角形形状を採用しているが、この形状に限定されることはなく、五角形形状、六角形形状、その他の多角形形状であっても、最も熱くなる領域である送電コイル４５０の角部の内側近傍領域に温度センサＴＳを配置することで、最も高温になる領域が常に温度センサＴＳによりその温度が管理されていることから、フェライトコア４６０の温度管理を正確に行なうことが可能となる。
【００３１】
（受電装置１０の詳細）
図４および図５を参照して、本実施の形態における受電装置１０の詳細構成について説明する。図４は、受電装置１０の構成を示す斜視図、図５は、受電コイルユニット２００の構成を示す平面図である。
【００３２】
図４を参照して、受電装置１０は、上記したように送電装置５０から非接触で電力を受電する受電コイルユニット２００と、受電コイルユニット２００に接続される電気機器１１０とを有し、これらの受電コイルユニット２００および電気機器１１０は、筐体６００の中に収容されている。したがって、本実施の形態における受電装置１０においては、受電コイルユニット２００および電気機器１１０が一体化された構成を有している。筐体６００は、設置壁６１０、蓋部材６２０、および、側壁６３０を含む。
【００３３】
本実施の形態において、図１に示したように、電気機器１１０は、少なくとも、コンデンサ１２０、整流器１３０、および、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を含んでいる。
【００３４】
図５を参照して、受電コイルユニット２００は、板状のフェライトコア２６０と、このフェライトコア２６０の一方の面側に配置される受電コイル２５０と、フェライトコア２６０の一方の面側に配置される温度センサＴＳとを備える。温度センサＴＳは、フェライトコア２６０の温度を測定する。
【００３５】
本実施の形態においては、フェライトコア２６０は、四角形形状であり、受電コイル２５０も、全体として環状の四角形形状を有している。また、温度センサＴＳは、受電コイル２５０の角部の内側近傍領域に配置されている。
【００３６】
受電コイルユニット２００に採用される受電コイル２５０は、全体として環状の四角形形状を有し、磁束Ｍが中心に対して放射状に鎖交するために、受電コイル２５０の内側部分が最も磁束Ｍが通る断面積が小さく磁束密度が高くなり、この領域に位置するフェライトコア２６０は他の領域よりも温度が高くなる。
【００３７】
特に、受電コイル２５０の内側部分の中でも、角の部分は、両側の２辺のコイル部分で発生する磁束の影響を受けて最も熱くなる。そこで、本実施の形態においては、最も熱くなる領域である受電コイル２５０の角部の内側近傍領域に温度センサＴＳを配置している。
【００３８】
これにより、最も高温になる領域が常に温度センサＴＳによりその温度が管理されていることから、フェライトコア２６０の温度管理を正確に行なうことが可能となる。
【００３９】
なお、本実施の形態においては、フェライトコア２６０および受電コイル２５０の形状として四角形形状を採用しているが、この形状に限定されることはなく、五角形形状、六角形形状、その他の多角形形状であっても、最も熱くなる領域である受電コイル２５０の角部の内側近傍領域に温度センサＴＳを配置することで、最も高温になる領域が常に温度センサＴＳによりその温度が管理されていることから、フェライトコア２６０の温度管理を正確に行なうことが可能となる。
【００４０】
このように、本実施の形態においては、非接触の電力伝送システムに用いられるコイルユニット１０，５０において、板状のフェライトコア２６０，４６０と、フェライトコア２６０，４６０の一方の面側に配置されるコイル２５０，４５０と、フェライトコ２６０，４６０の一方の面側に配置される温度センサＴＳとを備え、コイル２５０，４５０は、全体として環状の多角形形状を有し、温度センサＴＳは、コイル２５０，４５０の角部の内側近傍領域に配置されている点に特徴を有している。
【００４１】
以上、各実施の形態について説明したが、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。本発明の技術的範囲は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。
【符号の説明】
【００４２】
１０  受電装置、５０  送電装置、１００  電動車両、１０５  車両本体、１１０，３００  電気機器、１２０，２２０，４２０  コンデンサ、１３０  整流器、１４０  コンバータ、１５０  バッテリ、１６０  パワーコントロールユニット、１７０  モータユニット、１８０，３２２  通信部、２００  受電コイルユニット、２５０  受電コイル、２６０，４６０  フェライトコア、３１０  高周波電力装置、３３０  交流電源、４００  送電コイルユニット、４５０  送電コイル、６００  筐体、６１０  設置壁、６２０  蓋体、６３０  側面壁、ＴＳ  温度センサ、１０００  電力伝送システム。
【図１】
2016059128.tif 000003
【図２】
2016059128.tif 000004
【図３】
2016059128.tif 000005
【図４】
2016059128.tif 000006
【図５】
2016059128.tif 000007