(57)【要約】【課題】受電コイルユニットのより小型化を図ることを可能とする非接触電力伝送システムの提供を可能とする。【解決手段】送電コイルユニット４００から受電コイルユニット２００に非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムであって、電力の伝送時の平面視において、少なくとも受電側フェライトコアと送電側フェライトコアとの中心位置が一致している状態では、受電側フェライトコアの外形は、送電側フェライトコアの外形よりも内側に位置し、受電側高調波フィルタ部２０５のフィルタ次数は、送電側高調波フィルタ部４０５よりも小さい。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電コイルユニットから受電コイルユニットに非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムであって、
前記送電コイルユニットは、
送電側フェライトコアおよび送電コイルを有する送電部と、
前記送電部に接続され、所定のフィルタ次数を有する送電側高調波フィルタ部と、を有し、
前記受電コイルユニットは、
受電側フェライトコアおよび受電コイルを有する受電部と、
前記受電部に接続され、所定のフィルタ次数を有する受電側高調波フィルタ部と、を有し、
電力の伝送時の平面視において、少なくとも前記受電側フェライトコアと前記送電側フェライトコアとの中心位置が一致している状態では、前記受電側フェライトコアの外形は、前記送電側フェライトコアの外形よりも内側に位置し、
前記受電側高調波フィルタ部の前記フィルタ次数は、前記送電側高調波フィルタ部よりも小さい、非接触電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触で電力を受電コイルユニットに送電する送電コイルユニット、および、非接触で電力を送電コイルユニットから受電する受電コイルユニットを備える、非接触電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜５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コイルユニットおよび受電コイルユニットを用いる非接触電力伝送システムが知られている。特許文献６および７には、受電コイルユニットに高調波フィルタ部が搭載されている。この高調波フィルタ部は、一般的には、受電回路内に生じた高調波ノイズが、受電コイルから外部に放射されることを抑制するために、受電回路内で生じる高調波ノイズの低減を図るために設けられている。また、送電回路内においても同様に高調波フィルタ部が設けられている。
【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２０１４−０７２９６６号公報
【特許文献７】特開２０１４−０６８４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、車両に搭載される受電コイルユニットの小型化の要望が高くなってきており、より受電コイルユニットの小型化が望まれている。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、受電コイルユニットのより小型化を図ることを可能とする非接触電力伝送システム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】
【０００６】
この非接触電力伝送システムにおいては、送電コイルユニットから受電コイルユニットに非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムであって、上記送電コイルユニットは、送電側フェライトコアおよび送電コイルを有する送電部と、上記送電部に接続され、所定のフィルタ次数を有する送電側高調波フィルタ部とを有し、上記受電コイルユニットは、受電側フェライトコアおよび受電コイルを有する受電部と、上記受電部に接続され、所定のフィルタ次数を有する受電側高調波フィルタ部とを有し、電力の伝送時の平面視において、少なくとも上記受電側フェライトコアと上記送電側フェライトコアとの中心位置が一致している状態では、上記受電側フェライトコアの外形は、上記送電側フェライトコアの外形よりも内側に位置し、上記受電側高調波フィルタ部の上記フィルタ次数は、上記送電側高調波フィルタ部よりも小さい。
【０００７】
この構成により、受電側フェライトコアの外形は、送電側フェライトコアの外形よりも小さいことから、受電コイルユニットの大きさを送電コイルユニットよりも小さくすることができる。また、受電側高調波フィルタ部のフィルタ次数も送電側高調波フィルタ部よりも小さいことから、送電側高調波フィルタ部よりも受電側高調波フィルタ部の体格を小さくすることがでできる。これにより、さらに、受電コイルユニットの大きさを送電コイルユニットよりも小さくすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
この非接触電力伝送システムによれば、受電コイルユニットのより小型化を図ることを可能とする非接触電力伝送システムの提供を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態における非接触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他の非接触電力伝送システムを示す図である。
【図３】実施の形態における送電コイルユニットと受電コイルユニットとの間の磁束の状態を示す模式図である。
【図４】実施の形態における平面視における送電側フェライトコアと受電側フェライトコアとの大きさの関係を示す第１模式図である。
【図５】実施の形態における平面視における送電側フェライトコアと受電側フェライトコアとの大きさの関係を示す第２模式図である。
【図６】実施の形態における平面視における送電側フェライトコアと受電側フェライトコアとの大きさの関係を示す第３模式図である。
【図７】実施の形態における送電コイルユニットおよび受電コイルユニットに設けられる高調波フィルタ部のフィルタの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。以下の説明において車両の前進および後進方向を前後方向と称し、図中では矢印Ｆで示す。
【００１１】
図１および図２を参照して、実施の形態１における非接触電力伝送システム１０００について説明する。図１は、非接触電力伝送システム１０００の全体構成を模式的に示す図である。この非接触電力伝送システム１０００は、非接触で電力を総受電するシステムであり、電動車両１００（車両）および外部給電装置３００を備える。なお、図１は、受電コイル２５０および送電コイル４５０に、巻回型のコイルを用いた場合を示し、図２は、受電コイル２５０および送電コイル４５０に、渦巻型のコイルを用いた場合を示している。
【００１２】
（電動車両１００）
図１および図２を参照して、電動車両１００は、車両本体１１０および受電コイルユニット２００を備える。車両本体１１０には、車両ＥＣＵ１２０（制御部）、整流器１３０、ＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、単に「コンバータ」と称する。）１４０、バッテリ１５０、パワーコントロールユニット（以下、単に「ＰＣＵ」と称する。）１６０、モータユニット１７０、および通信部１８０などが設けられる。受電コイルユニット２００は、受電コイル２５０を有し、車両本体１１０の底面に配置される。
【００１３】
外部給電装置３００は、送電コイルユニット４００を含み、送電コイルユニット４００は送電コイル４５０を有している。受電コイルユニット２００の受電コイル２５０が送電コイルユニット４００の送電コイル４５０に対向した状態で、受電コイルユニット２００は送電コイルユニット４００から電力を非接触で受電する。
【００１４】
（受電コイルユニット２００）
受電コイルユニット２００は、受電部２１０と、受電側高調波フィルタ部２０５と、共振用コンデンサ２２０とを有する。受電部２１０は、ソレノイド型の受電側フェライトコア２６０と受電コイル２５０とを有する。
【００１５】
受電コイル２５０は、浮遊容量を有し、整流器１３０に接続されている。受電コイル２５０の誘導係数と、受電コイル２５０の浮遊容量および共振用コンデンサ２２０の電気容量とによって、電気回路が形成される。共振用コンデンサ２２０および受電コイル２５０は、直列に接続されるが、これらは並列に接続されていてもよい。
【００１６】
非接触電力伝送システム１０００において、車両本体１１０が停止しているときに給電ボタンがオン状態に設定されたことを車両ＥＣＵ１２０が検出した場合、車両の動作モードは充電モードに切り替えられる。車両ＥＣＵ１２０は、通信部１８０を介して、外部給電装置３００によるバッテリ１５０の充電制御の実行を指示する。
【００１７】
（外部給電装置３００）
外部給電装置３００は、送電コイルユニット４００、高周波電力装置３１０、送電ＥＣＵ３２０、および通信部３２２を含む。高周波電力装置３１０は、交流電源３３０に接続される。交流電源３３０は、商用電源または独立電源装置等である。送電コイルユニット４００は、駐車スペース内に設けられ、高周波電力装置３１０に接続される。送電ＥＣＵ３２０は、高周波電力装置３１０などの駆動を制御する。
【００１８】
通信部３２２は、外部給電装置３００と電動車両１００との間で無線通信を行なうための通信インターフェースである。通信部３２２は、電動車両１００の通信部１８０から送信されるバッテリ情報、送電の開始、継続、および停止を指示する信号、ならびに、送電電力の増加若しくは減少を指示する信号などを受信し、これらの情報を送電ＥＣＵ３２０へ出力する。
【００１９】
送電コイルユニット４００は、送電部４１０と、送電側高調波フィルタ部４０５と、共振用コンデンサ４２０とを有する。送電部４１０は、ソレノイド型のフェライトコア４４０と送電コイル４５０とを有する。
【００２０】
送電コイル４５０は、浮遊容量を有し、高周波電力装置３１０に接続されている。送電コイル４５０の誘導係数と、送電コイル４５０の浮遊容量および共振用コンデンサ４２０の電気容量とによって、電気回路が形成される。共振用コンデンサ４２０および送電コイル４５０は、直列に接続されるが、これらは並列に接続されていてもよい。
【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、受電部２１０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】
このように送電コイルユニット４００において、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。送電部４１０および受電部２１０の各々は、コイル（４５０，２５０）と共振用コンデンサ（４２０，２２０）とを含み、伝送周波数において共振するように設計されている。送電部４１０および受電部２１０の共振強度を示すＱ値は、１００以上であることが好ましい。
【００２３】
次に、図３を参照して、上記構成を備える非接触電力伝送システム１０００における、送電コイルユニット４００と受電コイルユニット２００との間の磁束の状態について説明する。なお、図３は、送電コイルユニット４００と受電コイルユニット２００との間の磁束Ｍの状態を示す模式図であり、送電コイルユニット４００が載置面（駐車場）に載置され、送電コイルユニット４００の上方に受電コイルユニット２００が位置している状態の縦断面図であり、図示における左右方向が車両の前後方向（図中矢印Ｆ方向）に対応している。
【００２４】
図３に示す送電コイルユニット４００および受電コイルユニット２００においては、受電コイルユニット２００の受電側フェライトコア２６０の方が、送電コイルユニット４００の送電側フェライトコア４６０よりも小さく設けられている。
【００２５】
ここで、図４から図６を参照して、送電側フェライトコア４６０と受電側フェライトコア２６０との大小関係について説明する。図４から図６は、平面視における送電側フェライトコアと受電側フェライトコアとの大きさの関係を示す第１から第３模式図である。各図においては、電力の伝送時において、送電側フェライトコア４６０と受電側フェライトコア２６０との中心位置が一致している状態を示している。中心位置が一致している状態とは、コイルが巻回型の場合には、コイルの巻回中心軸が一致している状態であり、コイルが渦巻型の場合には、コイルの巻回中心が一致している状態である。
【００２６】
受電側フェライトコア２６０が送電側フェライトコア４６０よりも小さいとは、電力の伝送時の平面視において、受電側フェライトコア２６０の外形は、送電側フェライトコア４６０の外形よりも内側に位置していることを意味し、以下の図４から図６に示す配置関係は、全て、受電側フェライトコア２６０が送電側フェライトコア４６０よりも小さい場合を示している。
【００２７】
図４は、送電側フェライトコア４６０の横幅をＷ２、受電側フェライトコア２６０の横幅をＷ１とした場合に、Ｗ２＞Ｗ１であり、受電側フェライトコア２６０の横幅方向に位置する両辺２６０ａ，２６０ｂが、送電側フェライトコア４６０の横幅方向に位置する両辺４６０ａ，４６０ｂの内側に位置している。
【００２８】
さらに、送電側フェライトコア４６０の縦幅をＨ２、受電側フェライトコア２６０の縦幅をＨ１とした場合に、Ｈ２＞Ｈ１であり、受電側フェライトコア２６０の縦幅方向に位置する両辺２６０ｃ，２６０ｄが、送電側フェライトコア４６０の縦幅方向に位置する両辺４６０ｃ，４６０ｄの内側に位置している。
【００２９】
図５は、送電側フェライトコア４６０の横幅をＷ２、受電側フェライトコア２６０の横幅をＷ１とした場合に、Ｗ２＞Ｗ１であり、受電側フェライトコア２６０の横幅方向に位置する両辺２６０ａ，２６０ｂが、送電側フェライトコア４６０の横幅方向に位置する両辺４６０ａ，４６０ｂの内側に位置している。
【００３０】
一方、送電側フェライトコア４６０の縦幅と受電側フェライトコア２６０の縦幅とは同じ縦幅Ｈ１であり、受電側フェライトコア２６０の縦幅方向に位置する両辺２６０ｃ，２６０ｄと送電側フェライトコア４６０の縦幅方向に位置する両辺４６０ｃ，４６０ｄとが重なっている。
【００３１】
図６は、送電側フェライトコア４６０の横幅と受電側フェライトコア２６０の横幅とが同じ横幅Ｗ１であり、受電側フェライトコア２６０の横幅方向に位置する両辺２６０ａ，２６０ｂと送電側フェライトコア４６０の横幅方向に位置する両辺４６０ａ，４６０ｂとが重なっている。
【００３２】
一方、送電側フェライトコア４６０の縦幅をＨ２、受電側フェライトコア２６０の縦幅をＨ１とした場合に、Ｈ２＞Ｈ１であり、受電側フェライトコア２６０の縦幅方向に位置する両辺２６０ｃ，２６０ｄが、送電側フェライトコア４６０の縦幅方向に位置する両辺４６０ｃ，４６０ｄの内側に位置している。
【００３３】
電動車両１００に載置される受電側フェライトコア２６０と設備側に載置される送電側フェライトコア４６０との中心位置が完全に一致させることは困難な場合が多い。したがって、少なくとも受電側フェライトコア２６０と送電側フェライトコア４６０との中心位置が一致している状態を想定した場合においては、上記したように、電力の伝送時の平面視において、受電側フェライトコア２６０の外形は、送電側フェライトコア４６０の外形よりも内側に位置しているとよい。
【００３４】
再び、図３を参照して、送電側フェライトコア４６０の方が、受電側フェライトコア２６０よりも大きく設けられている場合には、受電コイルユニット２００から出る磁束Ｍは、送電コイルユニット４００にほぼ吸収されている。その結果、受電コイルユニット２００から発生する高調波ノイズは外部に放出され難くなる。なお、図３は、巻回型コイルの場合を示しているが、渦巻型コイルであっても同様である。
【００３５】
高調波ノイズには、１次成分を中心として、２次成分、３次成分、・・・ｎ（ｎは整数）次成分が存在するが、高調波ノイズが外部に放出され難くなるとは、ｎ次成分の小さくなることを意味する。これにより、受電コイルユニット２００に設けられる受電側高調波フィルタ部２０５のフィルタ次数を、送電コイルユニット４００に設けられる送電側高調波フィルタ部４０５のフィルタ次数よりも小さくすることができる。
【００３６】
ここで、高調波フィルタ部のフィルタ次数とは、高調波の次数に対応し、１次高調波をフィルタリングする回路は１次高調波フィルタ部、２次高調波をフィルタリングする回路は２次高調波フィルタ部、ｎ（ｎは整数）次高調波をフィルタリングする回路はｎ次高調波フィルタ部となる。
【００３７】
図７に、受電コイルユニット２００に設けられる受電側高調波フィルタ部２０５と、送電コイルユニット４００に設けられる送電側高調波フィルタ部４０５とを図示する。受電側高調波フィルタ部２０５および送電側高調波フィルタ部４０５はいずれも、抵抗ＲとコンデンサＣとから構成され、送電側高調波フィルタ部４０５の次数は５次である。
【００３８】
一方、本実施の形態においては、送電側フェライトコア４６０の方が、受電側フェライトコア２６０よりも大きく設けられていることから、上記したように受電コイルユニット２００から出る磁束Ｍは、送電コイルユニット４００にほぼ吸収されている。その結果、受電コイルユニット２００から発生する高調波ノイズは外部に放出され難くなる。そこで、受電側高調波フィルタ部２０５のフィルタ次数は、送電側高調波フィルタ部４０５のフィルタ次数よりも小さい３次で構成されている。受電側高調波フィルタ部２０５のフィルタ次数は、３次に限定されず、送電側高調波フィルタ部４０５のフィルタ次数よりも小さければよい。
【００３９】
その結果、送電側高調波フィルタ部４０５に比べて、受電側高調波フィルタ部２０５の体格を小さくすることができる。これにより、受電側高調波フィルタ部２０５を含む受電コイルユニット２００の大きさをさらに小さくすることが可能となる。
【００４０】
以上、本実施の形態の非接触電力伝送システムによれば、受電側フェライトコア２６０の外形は、送電側フェライトコア４６０の外形よりも小さいことから、受電コイルユニット２００の大きさを送電コイルユニット４００よりも小さくすることができる。また、受電側高調波フィルタ部２０５のフィルタ次数も送電側高調波フィルタ部４０５よりも小さいことから、送電側高調波フィルタ部４０５よりも受電側高調波フィルタ部２０５の体格を小さくすることがでできる。これにより、さらに、受電コイルユニット２００の大きさを送電コイルユニット４００よりも小さくすることができ、受電コイルユニット２００のより小型化を図ることを可能とする非接触電力伝送システム１０００の提供を可能としている。
【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】
１００  電動車両、１１０  車両本体、１２０  車両ＥＣＵ、１３０  整流器、１４０  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１５０  バッテリ、１６０  パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）、１７０  モータユニット、１８０，３２２  通信部、２００  受電コイルユニット、２０５  受電側高調波フィルタ部、２１０  受電部、２２０，４２０  共振用コンデンサ、２２０ａ，４２０ａ  第１収容部、２２０ｂ，４２０ｂ  第２収容部、２２１  配線基板、２３０，４３０  筐体、２５０，４５０  受電コイル、２６０，４６０  フェライトコア、２７０，４７０  底部、２８０，４８０  電磁界シールド部材、２８０ａ，４８０ａ  隔壁部、２８０ｂ，４８０ｂ  外面部、２８０ｃ，４８０ｃ  側面部、２９０，４９０  カバー部、３００  外部給電装置、３１０  高周波電力装置、３２０  送電ＥＣＵ、３３０  交流電源、４００  送電コイルユニット、４０５  送電側高調波フィルタ部、４５０  送電コイル、１０００  非接触電力伝送システム、Ｃ１  セラミックコンデンサ、Ｐ１，Ｐ２  パターン配線。
【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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