(57)【要約】【課題】車両の車体側からドア側に電界共鳴方式によりワイヤレスで給電を行うことが可能な車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置を提供する。【解決手段】車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００は、車体１側に設置された送電カップラ１１０と、ドア２側に設置された受電カップラ１２０とを備えている。送電カップラ１１０及び受電カップラ１２０は、それぞれ車体１及びドア２のヒンジ３に近接した位置に配置されており、これによりドア２の開閉に伴って伝送効率が低下するおそれがなく、電界共鳴方式により高い伝送効率で車体１側からドア２側にワイヤレスで給電を行うことが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体とドアとの間が所定の導電体で連結され、前記車体側から前記ドア側に非接触で電力伝送する車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置であって、
２つの電極と前記２つの電極に直列に接続されたインダクタとをそれぞれ有する送電カップラ及び受電カップラを備え、
前記送電カップラ及び前記受電カップラが、前記導電体に近接させてそれぞれ前記車体側及び前記ドア側に配置されている
ことを特徴とする車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置。
【請求項２】
前記２つの電極は、略矩形状に形成されて同一平面上に平行に配置され、
前記送電カップラ及び前記受電カップラは、それぞれの前記２つの電極の対向する辺とは反対側の辺の一方または両方に前記導電体が近接するように配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置。
【請求項３】
前記２つの電極の対向する辺とは反対側の辺の一方または両方に所定の大きさの切欠き部が形成され、
前記導電体が前記切欠き部を非接触に貫通するように前記送電カップラ及び前記受電カップラが配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置。
【請求項４】
前記２つの電極は、中心に貫通孔が形成された略円環状の中心電極と該中心電極の外周に離隔して配置された外周電極とからなり、
前記導電体が前記貫通孔を非接触に貫通するように前記送電カップラ及び前記受電カップラが配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電界共鳴型ワイヤレス電力伝送装置。
【請求項５】
前記導電体は、前記ドアを前記車体に懸架して回転により開閉可能にするヒンジである
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電界共鳴型ワイヤレス電力伝送装置。
【請求項６】
前記ドアは、ブラケットで前記車体に略平行に移動可能となるように懸架されたスライドドアであり、
前記導電体は前記ブラケットであって、
前記送電カプラの前記２つの電極は、前記ブラケットの一端が移動する範囲に略等しい長さの略矩形状に形成されて前記ブラケットの一端に近接して配置され、
前記受電カプラの前記２つの電極は、略矩形状に形成されて前記ブラケットの他端に近接して配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の電界共鳴型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、車両の車体側からドア側にワイヤレスで給電する車両ドア用ワイヤレス給電装置に関し、特に電界共鳴方式によりワイヤレス給電を行う車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両のドアに設置されたパワーウィンドウ装置等の電装品に電力を供給するために、従来は車体とドアとの間にワイヤハーネスを配索していた。しかしながら、車体とドアとの間にワイヤハーネスを配索するのに手間がかかる等の問題があった。そこで、車体とドアとの間にワイヤハーネスを配索することなく車体側からドア側に電力伝送することが可能な技術の開発が進められている。
【０００３】
特許文献１には、図１５に示すような構造の車両ドアへの給電装置が記載されている。特許文献１では、車体１１側に一次コイル２３が設けられ、ドア１２側に二次コイル３３が一次コイル２３に磁気的に結合するように設けられている。また、互いに両端が対向する形状の車体側鉄心２１、６０及びドア側鉄心３１が車体１１側及びドア１２側にそれぞれ設けられており、一次コイル２３及び二次コイル３３は車体側鉄心２１及びドア側鉄心３１にそれぞれ巻装されている。ドア１２の開放に伴って車体側鉄心６０が移動可能に構成されており、車体側鉄心６０とドア側鉄心３１の両端が対向するように、車体側鉄心６０が相手方に突出するように付勢部材（ばね）にて付勢されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３０１１００７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された車両ドアへの給電装置では、ドアが開放された状態でも車体側鉄心とドア側鉄心の両端が接触して電磁誘導により給電できるようにするために、車体側鉄心及びドア側鉄心の一方または双方が相手方に突出するように付勢部材で付勢させる必要がある。このように、車体側鉄心とドア側鉄心の少なくとも一方を付勢部材を用いて機械的に移動させるように構成していることから、固着して移動しなくなる等の不具合が発生しやすく、信頼性が低下するといった問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、車両の車体側からドア側に電界共鳴方式によりワイヤレスで給電を行うことが可能な車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置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】
本発明の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置の第１の態様は、車体とドアとの間が所定の導電体で連結され、前記車体側から前記ドア側に非接触で電力伝送する車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置であって、２つの電極と前記２つの電極に直列に接続されたインダクタとをそれぞれ有する送電カップラ及び受電カップラを備え、前記送電カップラ及び前記受電カップラが、前記導電体に近接させてそれぞれ前記車体側及び前記ドア側に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置の他の態様は、前記２つの電極は、略矩形状に形成されて同一平面上に平行に配置され、前記送電カップラ及び前記受電カップラは、それぞれの前記２つの電極の対向する辺とは反対側の辺の一方または両方に前記導電体が近接するように配置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置の他の態様は、前記２つの電極の対向する辺とは反対側の辺の一方または両方に所定の大きさの切欠き部が形成され、前記導電体が前記切欠き部を非接触に貫通するように前記送電カップラ及び前記受電カップラが配置されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置の他の態様は、前記２つの電極は、中心に貫通孔が形成された略円環状の中心電極と該中心電極の外周に離隔して配置された外周電極とからなり、前記導電体が前記貫通孔を非接触に貫通するように前記送電カップラ及び前記受電カップラが配置されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置の他の態様は、前記導電体は、前記ドアを前記車体に懸架して回転により開閉可能にするヒンジであることを特徴とする。
【００１２】
本発明の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置の他の態様は、前記ドアは、ブラケットで前記車体に略平行に移動可能となるように懸架されたスライドドアであり、前記導電体は前記ブラケットであって、前記送電カプラの前記２つの電極は、前記ブラケットの一端が移動する範囲に略等しい長さの略矩形状に形成されて前記ブラケットの一端に近接して配置され、前記受電カプラの前記２つの電極は、略矩形状に形成されて前記ブラケットの他端に近接して配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、車両の車体側からドア側に電界共鳴方式によりワイヤレスで給電を行うことが可能な車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置の構成図である。
【図２】第１実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置の送電カップラ及び受電カップラの構成を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態の送電カップラ及び受電カップラに近接させて金属板を配置した構成を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態の送電カップラ及び受電カップラに金属板を近接させないときの伝送効率を示すグラフである。
【図５】第１実施形態の送電カップラ及び受電カップラに近接させて金属板を配置したときの伝送効率を示すグラフである。
【図６】第１実施形態の別の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置の構成図である。
【図７】切欠き部を形成した矩形電極の一例を示す模式図である。
【図８】本発明の第２実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置の構成図である。
【図９】第２実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置の送電カップラ及び受電カップラの構成を示す斜視図である。
【図１０】第２実施形態の中心電極のそれぞれの貫通孔に金属支柱を貫通させた構成を示す斜視図である。
【図１１】第２実施形態の中心電極のそれぞれの貫通孔に金属支柱を貫通させないときの伝送効率を示すグラフである。
【図１２】第２実施形態の中心電極のそれぞれの貫通孔に金属支柱を貫通させたときの伝送効率を示すグラフである。
【図１３】本発明の第３実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置の概略構成図である。
【図１４】第３実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置を車両の側方から見たときの概略構成図である。
【図１５】従来の車両ドアへの給電装置の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態における車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
【００１６】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置を、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００の構成を模式的に示しており、ドア２を車体１に懸架しているヒンジ３を通る水平面で見たときの車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００の構成図である。ヒンジ３は、ドア２を回転により開閉可能に車体１に懸架するものである。同図（ａ）は、ドア２が閉状態のときの車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００の構成を示しており、同図（ｂ）は、ドア２が開状態のときの車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００の構成を示している。
【００１７】
本実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００は、車体１側に設置された送電カップラ１１０と、ドア２側に設置された受電カップラ１２０とを備えている。送電カップラ１１０及び受電カップラ１２０は、それぞれ車体１及びドア２のヒンジ３に近接した位置に配置されている。ヒンジ３は、通常板状の金属（金属板）または円柱状の金属（金属柱）で形成されるが、これに限定されず導電性の金属であればよい。なお、送電カプラ及び受電カプラに近接する金属（導電体）を以下ではヒンジ３としたときの実施形態について説明するが、これに限定されず、車体とドアとの間を連結している金属であればよい。
【００１８】
送電カップラ１１０及び受電カップラ１２０は、それぞれ矩形形状の金属板を同一平面上に２つ平行に配列して形成された矩形電極１１１、１１２及び矩形電極１２１、１２２を備えている。矩形電極１１１、１１２及び矩形電極１２１、１２２は、それぞれ容量結合電極を形成している。送電カップラ１１０の矩形電極１１１、１１２にはそれぞれインダクタ１１３、１１４の一端が接続され、受電カップラ１２０の矩形電極１２１、１２２にはそれぞれインダクタ１２３、１２４の一端が接続されている。
【００１９】
送電カップラ１１０のインダクタ１１３、１１４の他端には交流電源４が接続され、受電カップラ１２０のインダクタ１２３、１２４の他端には負荷５が接続される。交流電源４として、例えば車体１に搭載されたバッテリ（図示せず）に接続されて直流電流を交流に変換するインバータ回路を用いることができる。また負荷５は、ドア２に装備されているパワーウィンドウ等の電装品である。
【００２０】
矩形電極１１１、１１２で形成される容量結合電極とインダクタ１１３、１１４とが直列に接続されて送電カプラ１１０が形成され、さらに送電カプラ１１０に交流電源４が直列に接続されることで直列共振回路が形成される。同様に、矩形電極１２１、１２２で形成される容量結合電極とインダクタ１２３、１２４とが直列に接続されて受電カプラ１２０が形成され、さらに受電カプラ１２０に負荷５が直列に接続されることで直列共振回路が形成される。
【００２１】
上記のように構成された送電カプラ１１０と受電カプラ１２０とを所定の間隔を空けて対向させて配置し、送電カプラ１１０のインダクタ１１３、１１４に交流電源４から交流電流を供給すると、送電カップラ１１０と受電カップラ１２０との間で電界結合（容量結合）が行われる。そして、交流電源４から供給された電力が送電カップラ１１０から受電カップラ１２０にワイヤレスで伝送される。ワイヤレスで受電カップラ１２０に伝送された電力は、受電カップラ１２０に接続された負荷５に供給される。
【００２２】
本実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００では、送電カップラ１１０及び受電カップラ１２０を金属製のヒンジ３に近接する位置に配置している。このように、送電カップラ１１０と受電カップラ１２０の近傍に一体の金属が配置されるようにすると、送電カップラ１１０及び受電カップラ１２０のそれぞれと近接する金属との間で電界結合が生じる。その結果、電力伝送の効率を低下させることなく、送電カップラ１１０から受電カップラ１２０にワイヤレスで電力伝送可能なカップラ間距離を延伸させることが可能となる。送電カップラ１１０及び受電カップラ１２０の近傍に金属を配置したときの伝送特性を、図２〜５を用いて以下に詳細に説明する。
【００２３】
図２は、本実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００の送電カップラ１１０及び受電カップラ１２０の構成を示す斜視図である。また、図３は、送電カップラ１１０及び受電カップラ１２０に近接させて金属板１３０を配置した構成を示す斜視図であり、同図（ａ）では一方の矩形電極１１１、１２１のみに金属板１３０を近接配置し、同図（ｂ）では矩形電極１１１と１２１及び１１２と１２２の両方に金属板１３０を近接配置している。
【００２４】
さらに、図４、５は横軸を周波数としたときの伝送効率η２１の変化を示しており、それぞれ図２に示す金属板１３０を配置しないときの車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００の伝送効率η２１、及び図３に示す金属板１３０を配置したときの車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００の伝送効率η２１を示している。伝送効率η２１は、送電カップラ１１０から受電カップラ１２０に電力伝送される効率を示すものであり、ＳパラメータのＳ２１を用いてη２１＝｜Ｓ２１｜2で与えられる。図４、５では、伝送効率η２１に加えて｜Ｓ１１｜及び｜Ｓ２１｜を示している。
【００２５】
図２、３に示す車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００では、送電カップラ１１０及び受電カップラ１２０の寸法を２５０ｍｍ×２５０ｍｍとしており、矩形電極１１１と１１２との間、及び矩形電極１２１と１２２との間に、それぞれ３４ｍｍの間隙を設けている。
【００２６】
図２に示す金属板１３０を配置しないときの車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００において、送電カップラ１１０と受電カップラ１２０との間の伝送距離を２００ｍｍとしたときの伝送効率η２１は、図４に示すように共振周波数約２７ＭＨｚで約９５％となっている。このように、電界共鳴型のワイヤレス給電では、送電カップラ１１０と受電カップラ１２０との電界結合により高い効率で電力伝送することが可能となっている。
【００２７】
また、一方の矩形電極１１１、１２１のみに金属板１３０を近接配置した図３（ａ）に示す構成では、送電カップラ１１０と受電カップラ１２０との間の伝送距離を３００ｍｍに延伸し、矩形電極１１１と１２１及び１１２と１２２の両方に金属板１３０を近接配置した図３（ｂ）に示す構成では、送電カップラ１１０と受電カップラ１２０との間の伝送距離をさらに延伸して７００ｍｍとしている。それぞれの構成における伝送効率η２１は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように共振周波数約２７ＭＨｚで約９５％となっている。このように、送電カップラ１１０及び受電カップラ１２０の近傍に金属を配置した場合には、送電カップラ１１０と受電カップラ１２０との間の伝送距離を延伸しても高い効率で電力伝送することが可能となっている。
【００２８】
そこで、本実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００では、送電カップラ１１０の矩形電極１１１、１１２のいずれか一方（図１では矩形電極１１１）、及び受電カップラ１２０の矩形電極１２１、１２２のいずれか一方（図１では矩形電極１２１）をヒンジ３に近接する位置に配置させる。これにより、金属製のヒンジ３が送電カップラ１１０及び受電カップラ１２０に対して図３に示す金属板１３０と同様の効果をもたらすことができる。その結果、ドア２の開閉に伴って送電カップラ１１０と受電カップラ１２０との間の伝送距離が変化しても、ヒンジ３を介した電界結合により、高い伝送効率でワイヤレス電力伝送を実現することができる。
【００２９】
本実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００によれば、送電カップラ１１０及び受電カップラ１２０をヒンジ３に近接する位置に配置することで、電界共鳴方式により高い伝送効率で車体１側からドア２側にワイヤレスで給電を行うことが可能となる。車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００では、ドア２の開閉に伴って伝送効率が低下するおそれがなく、電力伝送距離の延長や許容されるドア回転角度の増大を図ることができる。
【００３０】
上記の図１に示す車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００では、送電カップラ１１０の一方の矩形電極１１１及び受電カップラ１２０の一方の矩形電極１２１のみをヒンジ３に近接する位置に配置していたが、ヒンジの構成によっては、矩形電極１１１と１２１及び１１２と１２２の両方をヒンジに近接する位置に配置させるようにすることができる。矩形電極１１１と１２１及び１１２と１２２の両方をヒンジに近接する位置に配置した本実施形態の別の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００’の一例を図６に示す。
【００３１】
図６は、車体１及びドア２に内蔵された本実施形態の別の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００’を、車両の側方から透過してみたときの車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００’の構成図である。ここでは、車高方向に２つのヒンジ３ａ，３ｂが比較的近傍に配置されているものとしている。車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００’は、２つのヒンジ３ａ、３ｂの間に配置されており、矩形電極１１１と１２１がヒンジ３ａに近接して配置され、矩形電極１１２と１２２がヒンジ３ｂに近接して配置されている。図３（ｂ）及び図５（ｂ）を用いて説明したように、矩形電極１１１と１２１及び１１２と１２２の両方を金属に近接する位置に配置することで、電力伝送距離をさらに延伸させることが可能となる。
【００３２】
なお、ヒンジ３ａと３ｂとの間隔が狭いときには、図７に例示するように、矩形電極１１１と１２１にヒンジ３ａを囲むように切欠き部１１１ａ、１２１ａを形成し、矩形電極１１２と１２２にヒンジ３ｂを囲むように切欠き部１１２ａ、１２２ａを形成するのがよい。これにより、矩形電極１１１、１２１とヒンジ３ａとが近接する面積、及び矩形電極１１２、１２２とヒンジ３ｂとが近接する面積がそれぞれ増大することから、矩形電極１１１、１２１とヒンジ３ａとの容量結合、及び矩形電極１１２、１２２とヒンジ３ｂとの容量結合をさらに高めることができる。
【００３３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置を、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置２００の構成を模式的に示しており、ヒンジ３を通る水平面で見たしたときの車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置２００の構成図である。
【００３４】
本実施形態の送電カップラ２１０及び受電カップラ２２０はそれぞれ、円環状の中心電極２１１と円環状の外周電極２１２、及び円環状の中心電極２２１と円環状の外周電極２２２を備えている。外周電極２１２は中心電極２１１を取り囲むように配置され、それぞれの中心が一致する同心円状に形成されている。同様に、外周電極２２２は中心電極２２１を取り囲むように配置され、それぞれの中心が一致する同心円状に形成されている。中心電極２１１の外周と外周電極２１２の内周との間で容量結合が形成され、中心電極２２１の外周と外周電極２２２の内周との間で容量結合が形成される構成となっている。
【００３５】
送電カップラ２１０の中心電極２１１及び外周電極２１２にそれぞれインダクタ２１３、２１４の一端が接続され、インダクタ２１３、２１４の他端が交流電源４に接続されている。中心電極２１１と外周電極２１２とで形成される容量結合電極とインダクタ２１３，２１４とが直列に接続されて送電カプラ２１０が形成され、さらに交流電源４が直列に接続されることで直列共振回路が形成される。同様に受電カップラ２２０の中心電極２２１及び外周電極２２２にそれぞれインダクタ２２３、２２４の一端が接続され、インダクタ２２３、２２４の他端が負荷５に接続されている。中心電極２２１と外周電極２２２とで形成される容量結合電極とインダクタ２２３，２２４とが直列に接続されて受電カプラ２２０が形成され、さらに負荷５が直列に接続されることで直列共振回路が形成される。
【００３６】
本実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置２００でも、送電カップラ２１０と受電カップラ２２０とを所定の間隔を空けて対向させて配置することで、送電カップラ２１０と受電カップラ２２０との間を電界結合（容量結合）させることができる。これにより、送電カップラ２１０及び受電カップラ２２０を介して交流電源４から負荷５にワイヤレスで電力を伝送することができる．
【００３７】
また、送電カップラ２１０及び受電カップラ２２０を金属製のヒンジ３に近接する位置に配置するが、本実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置２００では、中心電極２１１及び２２１の中心にそれぞれ貫通孔２１１ａ、２２１ａを形成し、ヒンジ３が貫通孔２１１ａ、２２１ａの中心を非接触に貫通するように送電カップラ２１０及び受電カップラ２２０を配置している。これにより、中心電極２１１及び２２１とヒンジ３との間で電界結合が生じる。その結果、電力伝送の効率を低下させることなく、送電カップラ２１０から受電カップラ２２０にワイヤレスで電力伝送可能なカップラ間距離を延伸させることが可能となる。
【００３８】
送電カップラ２１０及び受電カップラ２２０の中心に金属を配置したときの伝送特性を、図９〜１２を用いて以下に詳細に説明する。図９は、本実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置２００の送電カップラ２１０及び受電カップラ２２０の構成を示す斜視図である。また、図１０は、中心電極２１１、２２１のそれぞれの貫通孔２１１ａ、２２１ａに金属支柱２３０を貫通させた構成を示す斜視図である。さらに、図１１、１２は、図９に示す金属支柱２３０を貫通させないときの車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置２００の伝送効率η２１、及び図１０に示す金属支柱２３０を貫通させたときの車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置２００の伝送効率η２１を示している。図１１、１２では、さらに反射損η１１＝｜Ｓ１１｜2も併せて示している。
【００３９】
図９、１０に示す車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置２００では、中心電極２１１、２２１の半径を７０ｍｍとし、外周電極２１２、２２２の内周の半径を２２５ｍｍ、外周の半径を２４０ｍｍとしている。これより、外周電極２１２、２２２の幅が１５ｍｍとなり、中心電極２１１の外周と外周電極２１２の内周との間、及び中心電極２２１の外周と外周電極２２２の内周との間の距離が、ともに１５５ｍｍとなっている。さらに、貫通孔２１１ａ、２２１ａの半径を２０ｍｍとし、金属支柱２３０の半径を１０ｍｍとしている。
【００４０】
図９に示す金属支柱２３０を配置しないときの車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置２００において、送電カップラ２１０と受電カップラ２２０との間の伝送距離を２００ｍｍとしたときの伝送効率η２１は、図１１に示すように共振周波数約２７ＭＨｚで約９６％となっている。このように、電界共鳴型のワイヤレス給電では、送電カップラ２１０と受電カップラ２２０との電界結合により高い効率で電力伝送することが可能となっている。
【００４１】
次に、金属支柱２３０を貫通孔２１１ａ、２２１ａの中心に貫通させた図１０に示す構成では、送電カップラ２１０と受電カップラ２２０との間の伝送距離を４５０ｍｍに延伸している。このときの伝送効率η２１も、図１０に示すように共振周波数約２７ＭＨｚで約９６％となっている。このように、中心電極２１１、２２１のそれぞれの貫通孔２１１ａ、２２１ａに金属支柱２３０を貫通させた場合には、送電カップラ２１０と受電カップラ２２０との間の伝送距離を延伸しても高い効率で電力伝送することが可能となる。
【００４２】
そこで、本実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置２００では、中心電極２１１、２２１のそれぞれの貫通孔２１１ａ、２２１ａに、金属支柱２３０に代えてヒンジ３を貫通させる。これにより、金属製のヒンジ３が中心電極２１１、２２１に対して図１０に示す金属支柱２３０と同様の効果をもたらすことができる。その結果、ドア２の開閉に伴って送電カップラ２１０と受電カップラ２２０との間の伝送距離が変化しても、ヒンジ３を介した電界結合により、高い伝送効率でワイヤレス電力伝送を実現することが可能となる。
【００４３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置を、図１３、１４を用いて説明する。図１３は、スライドドアを有する車両に設置された本実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置３００を説明するための概略構成図である。また図１４は、本実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置３００を車両の側方から見たときの概略構成図である。
【００４４】
スライドドア６は、一端がスライドドア６に固定されたブラケット７で移動可能に車体１に懸架されており、スライドドア６の開閉に従ってブラケット７の他端が車体１に設置されたレール（図示せず）を移動するように構成されている。図１３では、ブラケット７が移動する図示しないレールに近接して配置された送電カプラ３１０と、スライドドア６に固定されたブラケット７の一端に近接して配置された受電カプラ３２０とを、車高方向の上方から見たときの構成を示しており、同図（ａ）はスライドドア６が閉状態のときの構成、同図（ｂ）はスライドドア６が開状態のときの構成を示している。
【００４５】
送電カプラ３１０は、第１実施形態の送電カプラ１１０と同様に矩形電極３１１、３１２を有しているが、ブラケット７が移動するレールに沿ってスライドドア６の移動方向に長く形成されている。また、受電カプラ３２０は、第１実施形態の受電カプラ１２０と同様の矩形電極３２１、３２２を有しており、それぞれが送電カプラ３１０の矩形電極３１１、３１２と略対向するようにスライドドア６に配置されている。矩形電極３２１、３２２はまた、スライドドア６に固定されたブラケット７の一端に近接して配置されている。ブラケット７は、金属板または金属柱で形成されている。
【００４６】
本実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置３００では、送電カプラ３１０の矩形電極３１１、３１２がスライドドア６の移動方向に長く形成されていることから、スライドドア６の開閉状態によらず送電カプラ３１０と受電カプラ３２０とが略対向した状態にあり、送電カプラ３１０から受電カプラ３２０へのワイヤレス電力伝送が常に可能となっている。
【００４７】
また、スライドドア６が閉状態のときは、送電カプラ３１０と受電カプラ３２０とが比較的短い距離で対向しているが、スライドドア６を開放していくと送電カプラ３１０と受電カプラ３２０との距離が大きくなる。しかしながら、受電カプラ３２０は金属製のブラケット７の一端の近傍に配置され、送電カプラ３１０はブラケット７の他端の近傍（レールの近傍）に配置されることから、第１実施形態の車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置１００と同様に、送電カプラ３１０及び受電カプラ３２０とブラケット７との間で容量結合が実現される。その結果、スライドドア６の開閉に伴って送電カップラ３１０と受電カップラ３２０との間の伝送距離が変化しても、高い伝送効率でワイヤレス電力伝送を実現することができる。
【００４８】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１        車体
２        ドア
３        ヒンジ
４        交流電源
５        負荷
６        スライドドア
７        ブラケット
１００、２００、３００    車両ドア用電界共鳴型ワイヤレス給電装置
１１０、２１０、３１０    送電カップラ
１１１、１１２、１２１、１２２、３１１、３１２、３２１、３２２    矩形電極
１１３、１１４、１２３、１２４、２１３、２１４、２２３、２２４    インダクタ
１２０、２２０、３２０    受電カップラ
１３０    金属板
２１１、２２１    中心電極
２１２、２２２    外周電極
２１１ａ、２２１ａ  貫通孔
２３０    金属支柱
【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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