(57)【要約】【課題】二輪車に設けられていない給電装置と前記二輪車に設けられた充電装置の位置合わせを容易にしつつ、電力伝送に必要な電圧と周波数を可及的に低くする充電システムを提供する。【解決手段】給電装置１６と二輪車に設けられた充電装置１８とを用いて、二輪車の蓄電装置１４を充電する充電システム１０であって、給電装置１６は、第１導電面２２と、商用電源１２からの電圧を高周波化した高周波電圧を生成する送電装置２０と、第１電極面２４とを有し、充電装置１８は、二輪車を支持し、接地面積が第１導電面２２の面積より小さい支持スタンド２８と、高周波電圧を直流電圧に変換する受電装置２６と、面積が第１電極面２４より小さい第２電極面３０とを有し、支持スタンド２８を前記第１導電面２２に接触させて二輪車を駐車させた場合に、第１電極面２４と第２電極面３０とが対向して１つの静電容量が形成される。【選択図】図１
2017093036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二輪車に設けられていない給電装置と前記二輪車に設けられた充電装置とを用いて、前記二輪車に搭載された蓄電装置を充電する充電システムであって、
前記給電装置は、第１導電面と、送電装置と、第１電極面とを有し、
前記充電装置は、前記二輪車を駐車させる際に前記二輪車を支持する支持スタンドと、受電装置と、第２電極面とを有し、
前記送電装置は、電源からの電圧を入力する第１入力部と、前記第１入力部が入力した電圧を高周波化した高周波電圧を生成する高周波発生回路と、前記高周波発生回路が生成した前記高周波電圧を出力する第１出力部と、を備え、
前記第１出力部の一方の出力端子は前記第１導電面に電気的に接続され、他方の出力端子は前記第１電極面に電気的に接続されており、
前記受電装置は、前記高周波電圧を入力する第２入力部と、前記第２入力部が入力した前記高周波電圧を直流電圧に変換する変換回路と、前記変換回路が変換した直流電圧を前記蓄電装置に供給する第２出力部と、を備え、
前記第２入力部の一方の入力端子は前記支持スタンドに電気的に接続され、他方の入力端子は前記第２電極面に電気的に接続されており、
前記第１導電面の面積は、前記支持スタンドの接地面積より大きく形成され、
前記第１電極面の面積は、前記第２電極面の面積よりも大きく形成され、
前記支持スタンドを前記第１導電面に接触させて前記二輪車を駐車させた場合に、前記第１電極面と前記第２電極面とが対向して１つの静電容量を形成するように、前記第１電極面及び前記第２電極面が配置されている、ことを特徴とする充電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の充電システムであって、
前記第１出力部は、１次コイルと２次コイルとを有する第１のトランスを含み、
前記高周波発生回路が生成した前記高周波電圧が前記第１のトランスの１次コイルに供給され、
前記第１のトランスの２次コイルの一端側は前記一方の出力端子に電気的に接続され、他端側は前記他方の出力端子に電気的に接続されて、前記第１導電面、前記第１のトランスの２次コイル、及び、前記第１電極面は、前記の順で直列に接続された状態となっている、ことを特徴とする充電システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の充電システムであって、
前記第２入力部は、１次コイルと２次コイルとを有する第２のトランスであり、
前記第２のトランスの１次コイルの一端側は前記一方の入力端子に電気的に接続され、他端側は前記他方の入力端子に電気的に接続されて、前記支持スタンド、前記第２のトランスの１次コイル、及び、前記第２電極面は、前記の順で直列に接続された状態となっており、
前記第２のトランスの２次コイルは、電磁誘導作用によって発生した前記高周波電圧を前記変換回路に供給する、ことを特徴とする充電システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の充電システムであって、
前記送電装置は、上面に前記第１導電面が設けられ、下面に第２導電面が設けられた第１筐体内に収納され、
前記第１筐体は、前記第２導電面が前記第１電極面と接触するように前記第１電極面上に配置されている、ことを特徴とする充電システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の充電システムであって、
前記受電装置は、下面に前記第２電極面が設けられた第２筐体内に収納され、
前記第２筐体は、前記二輪車のパワートレイン部の下方に配置されている、ことを特徴とする充電システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の充電システムであって、
前記第１電極面は大地である、ことを特徴とする充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二輪車に搭載されたバッテリやキャパシタ等の蓄電装置を充電する充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記に示す特許文献１には、電動自転車の支持スタンドを充電電流の入力部として機能させ、電磁誘導作用によって、電動自転車のバッテリへの充電を行う電動車両の充電システムが開示されている。具体的には、支持スタンドの先端部には、整流回路等を介して電動車両のバッテリに接続された第２のコイルが設けられている。また、電動自転車のバッテリの充電を行う充電スタンドは、商業電源から供給される電流を高周波電流として出力する充電回路と、充電回路からの高周波電流が供給される第１のコイルとを有する。そして、第２のコイルの一端と第１のコイルの一端とが対向するように支持スタンドを直立状態にして電動自転車を駐車させ、充電回路が第１のコイルに高周波電流を供給することで、電磁誘電作用によって電動自転車の第２のコイルに電流が流れ、バッテリが充電される。
【０００３】
また、下記に示す非特許文献１には、電界結合による非接触式の電力供給技術が開示されている。この電界結合による非接触式の電力供給技術は、絶縁層を挟んだ送電側の電極（以下、送電電極）と受電側の電極（以下、受電電極）とによってコンデンサ（以下、静電容量）Ｃｃを形成し、この静電容量Ｃｃに高周波電流を流すことにより電力を供給するものである。非特許文献１の第３章の図１には、コンデンサのみを用いた電界結合による非接触式の電力供給回路（以下、基本回路）が示されている。この基本回路は、高周波電源と送電電極とからなる送電部と、負荷と受電電極からなる受電部とで構成されている。送電電極と受電電極とによって形成された静電容量Ｃｃは、送電電極と受電電極とが近づくほど大きくなり、離れるほど小さくなる。この静電容量Ｃｃに流れる電流ｉは、静電容量Ｃｃに印加される高周波電源の電圧、周波数をＶｃ、ｆとすると、
ｉ＝２πｆ×Ｃｃ×Ｖｃ  ・・・式（１）
で表すことができる。
【０００４】
また、非特許文献１の第３章の図３には、並列共振を用いた電界結合による非接触式の電力供給回路（以下、並列共振回路）が示されている。この並列共振回路は、上記した基本回路では、高インピーダンスの閉回路となるため、電流を効率的に伝送し難いという課題を解決するためのものである。具体的には、並列共振回路の閉回路中に、インダクタンスを配置し、閉回路中の静電容量Ｃｃとインダクタンスとを高周波電源の周波数に共振させることにより、閉回路中のインピーダンスの低減を図るものである。非接触式の共振型電力供給システム（並列共振を用いた電界結合による非接触式の電力供給技術を含む）での電力の供給効率は、一般に、ｋＱ積、という量が指標になるとされ、その値が高いほど供給効率が高い。ｋは電力の送受電部間の結合係数、Ｑは非接触式の共振型電力供給システムの単位時間当たりのエネルギー損失Γの逆数で、共鳴／共振の強さの指標でもある。高周波電源の角周波数をω、送電部の内部抵抗をｒとすると、非接触式の共振型電力供給システムのｋＱ積は、
ｋＱ＝（ω×Ｃｃ×ｒ）／２  …式（２）
で表すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−７５５３５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「グリーン・エレクトロニクス  Ｎｏ．１７」  ＣＱ出版社  ２０１４年１２月号、ｐ２８〜ｐ２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１では、電磁誘導作用を生じさせるためには、第１のコイルの一端と第２のコイルの一端とを対向させる必要があり、そのために第１のコイル及び第２のコイルを正確に位置合わせし、且つ、充電の間その位置を保持する必要がある。
【０００８】
上記非特許文献１では、電界結合による非接触式の電力供給技術を用いて二輪車に搭載されたバッテリ等の蓄電装置を充電しようとする場合には、電界結合による非接触式の電力供給回路は、基本的に高インピーダンスな閉回路となる。このため充電に使用する電流を多く流すためには、式（１）から明らかなように、高周波電源の電圧Ｖｃを高くするか、周波数ｆを高くするか、静電容量Ｃｃを大きくするかのいずれか１つ以上を行うことが必要となる。しかしながら、電界結合による非接触式の電力供給回路に印加できる電圧Ｖｃは、静電容量Ｃｃを形成している電極間に存在する空気の絶縁破壊電圧で制限されている。そのため、絶縁破壊電圧を超えるような高電圧を使用することはできず、電界結合による非接触式の電力供給回路に印加する電圧Ｖｃは、低い方が好ましい。また、周波数ｆを高くする場合は、周波数ｆを高くするためのスイッチング回路のスイッチング損失が増大するため、電力の供給効率の低下を招くという懸念がある。したがって、高インピーダンスの閉回路となる電界結合による非接触式の電力供給回路においては、高周波電源の電圧Ｖｃ、周波数ｆを、高電圧化、高周波数化することなく、静電容量Ｃｃを大きくする必要がある。一方、電界結合による非接触式の電力供給回路のインピーダンスを下げる手段として、前述の並列共振を用いることも考えられるが、その電力供給の効率を高めるためには、式（２）から明らかなように、静電容量Ｃｃを大きく必要がある。
【０００９】
そこで、本発明は、二輪車に設けられていない給電装置と前記二輪車に設けられた充電装置の位置合わせを容易にしつつ、電力伝送に必要な電圧と周波数を可及的に低くする充電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】
【００１０】
本発明は、二輪車に設けられていない給電装置と前記二輪車に設けられた充電装置とを用いて、前記二輪車に搭載された蓄電装置を充電する充電システムであって、前記給電装置は、第１導電面と、送電装置と、第１電極面とを有し、前記充電装置は、前記二輪車を駐車させる際に前記二輪車を支持する支持スタンドと、受電装置と、第２電極面とを有し、前記送電装置は、電源からの電圧を入力する第１入力部と、前記第１入力部が入力した電圧を高周波化した高周波電圧を生成する高周波発生回路と、前記高周波発生回路が生成した前記高周波電圧を出力する第１出力部と、を備え、前記第１出力部の一方の出力端子は前記第１導電面に電気的に接続され、他方の出力端子は前記第１電極面に電気的に接続されており、前記受電装置は、前記高周波電圧を入力する第２入力部と、前記第２入力部が入力した前記高周波電圧を直流電圧に変換する変換回路と、前記変換回路が変換した直流電圧を前記蓄電装置に供給する第２出力部と、を備え、前記第２入力部の一方の入力端子は前記支持スタンドに電気的に接続され、他方の入力端子は前記第２電極面に電気的に接続されており、前記第１導電面の面積は、前記支持スタンドの接地面積より大きく形成され、前記第１電極面の面積は、前記第２電極面の面積よりも大きく形成され、前記支持スタンドを前記第１導電面に接触させて前記二輪車を駐車させた場合に、前記第１電極面と前記第２電極面とが対向して１つの静電容量を形成するように、前記第１電極面及び前記第２電極面が配置されている、ことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、給電装置と充電装置とを電気的に接合して電界結合による電力供給回路を形成して二輪車の蓄電装置を充電する場合に、一方の接合部分を、第１導電面と支持スタンドとで接触させ、他方の接合部分を第１電極面と第２電極面による電界結合としたので、電界結合部分を１つにすることができる。したがって、従来のような静電容量が２つ必要な電界結合による電力供給回路に比べて、電力供給回路全体の静電容量を大きくすることができる。その結果、電界結合による電力供給回路に印加する高周波電圧及びその周波数を可及的に低くすることができる。また、第１導電面の面積は、支持スタンドの接地面積よりも大きいので、蓄電装置を充電するための二輪車の駐車が容易になる。さらに、第１電極面の面積は、第２電極面の面積よりも大きいので、蓄電装置を充電するための二輪車の駐車が容易になる。
【００１２】
前記第１出力部は、１次コイルと２次コイルとを有する第１のトランスを含み、前記高周波発生回路が生成した前記高周波電圧が前記第１のトランスの１次コイルに供給され、前記第１のトランスの２次コイルの一端側は前記一方の出力端子に電気的に接続され、他端側は前記他方の出力端子に電気的に接続されて、前記第１導電面、前記第１のトランスの２次コイル、及び、前記第１電極面は、前記の順で直列に接続された状態となっていてもよい。これにより、前記電源と前記第１のトランスの２次コイルとは、前記第１のトランスの１次コイルと２次コイルとの間で絶縁され、万一漏電が生じた場合の安全性を向上することができる。
【００１３】
前記第２入力部は、１次コイルと２次コイルとを有する第２のトランスであり、前記第２のトランスの１次コイルの一端側は前記一方の入力端子に電気的に接続され、他端側は前記他方の入力端子に電気的に接続されて、前記支持スタンド、前記第２のトランスの１次コイル、及び、前記第２電極面は、前記の順で直列に接続された状態となっており、前記第２のトランスの２次コイルは、電磁誘導作用によって発生した前記高周波電圧を前記変換回路に供給してもよい。これにより、前記蓄電装置と前記第２のトランスの１次コイルとは、前記第２のトランスの１次コイルと２次コイルとの間で絶縁され、万一漏電が生じた場合の安全性を向上することができる。
【００１４】
前記送電装置は、上面に前記第１導電面が設けられ、下面に第２導電面が設けられた第１筐体内に収納され、前記第１筐体は、前記第２導電面が前記第１電極面と接触するように前記第１電極面上に配置されていてもよい。これにより、第１筐体と第１電極面とを着脱可能にすることができ、送電装置と第１電極面との接続を簡単に、且つ、確実に行うことができる。
【００１５】
前記受電装置は、下面に前記第２電極面が設けられた第２筐体内に収納され、前記第２筐体は、前記二輪車のパワートレイン部の下方に配置されていてもよい。これにより、第１電極面と第２電極面とを近接させた状態で配置することが可能となり、第１電極面と第２電極面とで形成される静電容量を大きくすることができる。その結果、電界結合による電力供給回路に印加する高周波電圧及びその周波数を可及的に低くすることができる。
【００１６】
前記第１電極面は大地であってもよい。これにより、蓄電装置を充電する際は、二輪車に設けられた第２電極面は大地と対向すればよいので、蓄電装置の充電のための二輪車の駐車がより容易になる。また、第１電極面を大地とするので部品点数を削減することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、給電装置と充電装置とを電気的に接合して電界結合による電力供給回路を形成して二輪車の蓄電装置を充電する場合に、一方の接合部分を、第１導電面と支持スタンドとで接触させ、他方の接合部分を第１電極面と第２電極面による電界結合としたので、電界結合部分を１つにすることができる。したがって、従来のような静電容量が２つ必要な電界結合による電力供給回路に比べて、電力供給回路全体の静電容量を大きくすることができる。その結果、電界結合による電力供給回路に印加する高周波電圧及びその周波数を可及的に低くすることができる。また、第１導電面の面積は、支持スタンドの接地面積よりも大きいので、蓄電装置を充電するための二輪車の駐車が容易になる。さらに、第１電極面の面積は、第２電極面の面積よりも大きいので、蓄電装置を充電するための二輪車の駐車が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態に係る充電システムの構成図である。
【図２】図１に示す送電装置の構成の一例を示す回路図である。
【図３】図１に示す受電装置の構成の一例を示す回路図である。
【図４】図１に示す給電装置と充電装置の外観構成図の一例、及び、充電装置の二輪車に対する配置位置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る充電システムについて、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。
【００２０】
図１は、実施の形態に係る充電システム１０の構成図である。充電システム１０は、商用電源等の電源１２を用いて、二輪車（図示略）に搭載された蓄電装置１４を充電するためのシステムである。本実施の形態では、電源１２として商用電源を採用し、以下、電源１２を商用電源１２と称する。充電システム１０は、前記二輪車に設けられていない給電装置１６と、前記二輪車に設けられた充電装置１８とを有する。この給電装置１６と充電装置１８とによって、蓄電装置１４が充電される。この蓄電装置１４は、充放電を繰り返し行うことができるものであればよく、例えば、二次電池等のバッテリであってもよく、キャパシタであってもよい。なお、充電システム１０が適用される前記二輪車は、蓄電装置１４を搭載するものであればよい。したがって、前記二輪車は、モータで駆動する電動二輪車、エンジンで駆動する二輪車、又は、運転者の踏力に応じたトルクをモータで発生するアシスト自転車等であってもよい。
【００２１】
給電装置１６は、送電装置２０と、面状の導電体である第１導電面２２と、電極として機能する面状の導電体である第１電極面２４とを有する。送電装置２０と、第１導電面２２及び第１電極面２４とは、互いに電気的に接続、つまり、導通されている。送電装置２０は、商用電源１２の周波数（商用電源１２からの電圧（交流電圧）の周波数）を高くする。送電装置２０は、商用電源１２の周波数よりも高い周波数の交流電圧を生成する。本実施の形態では、商用電源１２の周波数よりも高い周波数の交流電圧を高周波電圧と呼ぶ。そして、送電装置２０は、高周波化した高周波電圧を第１導電面２２及び第１電極面２４に印加（供給）する。これにより、第１導電面２２及び第１電極面２４間の電圧は、高周波電圧となる。
【００２２】
充電装置１８は、受電装置２６と、前記二輪車を駐車させる際に前記二輪車を支持する支持スタンド２８と、電極として機能する面状の導電体である第２電極面３０とを有する。受電装置２６と、支持スタンド２８及び第２電極面３０とは、互いに電気的に接続、つまり、導通されている。支持スタンド２８は、導電性を有する材料で構成され、通常使用される金属材料でもよいが、導電性の高い（電気抵抗が低い）材料で構成されるのが好ましい。支持スタンド２８は、前記二輪車を支持することができればよいので、サイドスタンドであってもよく、センタースタンドであってもよい。この支持スタンド２８の地面と接する部分（接地部分）２８ａの面積は、第１導電面２２の面積に比べ極めて小さい。例えば、接地部分２８ａの面積（接地面積）と第１導電面２２の面積との比は、１：１０以上である。本実施の形態では、接地部分２８ａの面積と第１導電面２２の面積との比を、１：２０以上とする。支持スタンド２８と前記二輪車との締結部分は、電気的に絶縁されている。
【００２３】
第２電極面３０は、第１電極面２４と対向することで、１つのコンデンサを形成する。つまり、第１電極面２４とで第２電極面３０とで１つの静電容量（キャパシタンス）が形成される。第２電極面３０の面積は、第１電極面２４の面積に比べ小さい。例えば、第２電極面３０の面積と第１電極面２４との面積の比は、１：２以上である。本実施の形態では、第２電極面３０の面積と第１電極面２４との面積の比を、約１：４とする。支持スタンド２８の接地部分２８ａが第１導電面２２に接触するように支持スタンド２８を直立状態にして前記二輪車を駐車させた場合に、第１電極面２４と第２電極面３０とが対向して１つの静電容量を形成するように、第１電極面２４及び第２電極面３０が配置されている。別の言い方をすれば、支持スタンド２８の接地部分２８ａが第１導電面２２に接触し、第２電極面３０が第１電極面２４と対向するように、前記二輪車を駐車する。なお、第１電極面２４と第２電極面３０とは、空気によって構成される絶縁体（絶縁層）によって隔てられた状態で対向配置されている。
【００２４】
支持スタンド２８の接地部分２８ａが第１導電面２２と接触し、第１電極面２４と第２電極面３０とが対向して１つの静電容量を形成することで、送電装置２０が商用電源１２の交流電圧から生成した高周波電圧が受電装置２６に印加（供給）される。受電装置２６は、高周波電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を蓄電装置１４に供給する。これにより、蓄電装置１４が充電される。
【００２５】
次に、図１及び図２を参照して、送電装置２０ついて詳しく説明する。図２は、送電装置２０の構成の一例を示す回路図である。送電装置２０は、第１入力部４０、高周波発生回路４２、及び、第１出力部４４を備える。第１入力部４０は、商用電源１２からの交流電圧を入力するものであり、入力端子４０ａ、４０ｂで構成される。この入力端子４０ａ、４０ｂは、商用電源１２と電気的に接続されている。
【００２６】
高周波発生回路４２は、第１入力部４０と電気的に接続されており、第１入力部４０が入力した電圧（商用電源１２からの交流電圧）から高周波電圧を生成する。つまり、第１入力部４０が入力した電圧を高周波化させて高周波電圧（交流電圧）を生成する。具体的には、高周波発生回路４２は、商用電源１２からの交流電圧を脈流電圧に変換する整流回路４２ａ、整流回路４２ａによって脈流に変換された電圧に含まれるノイズ成分を除去するノイズ吸収回路４２ｂ、ノイズ吸収回路４２ｂからの脈流成分を平滑化して力率を改善する力率改善回路４２ｃ、及び、力率改善回路４２ｃからの電圧（直流電圧）を交流電圧に変換する高周波スイッチング回路４２ｄを有する。本実施の形態では、整流回路４２ａは、４つのダイオードＤ１から構成されたブリッジ型（ブリッジダイオード）であり、ノイズ吸収回路４２ｂは、コンデンサＣ１で構成される。力率改善回路４２ｃは、コイルＬ１とバイポーラトランジスタＢＪＴ１とダイオードＤ２とコンデンサＣ２とで構成される。なお、力率改善回路４２ｃは昇圧回路と平滑回路の機能をも合わせ持つ。このため、高周波発生回路４２は、第１入力部４０が入力した電圧を高圧化・高周波化させて高圧高周波電圧（交流電圧）を生成することも可能である。高周波スイッチング回路４２ｄは、２つのバイポーラトランジスタＢＪＴ２が直列に接続されたものを２つ並列に接続することで構成される。このバイポーラトランジスタＢＪＴ２のオンオフ周期を短くする程、より周波数の高い交流電圧を生成することができる。
【００２７】
なお、高周波発生回路４２は、少なくとも整流回路４２ａと高周波スイッチング回路４２ｄとを有すればよく、ノイズ吸収回路４２ｂ、及び、力率改善回路４２ｃのうち、少なくとも１つを省いたものであってもよい。また、整流回路４２ａ、力率改善回路４２ｃ、及び、高周波スイッチング回路４２ｄの構成は、図２に示したものに限定されるものでもない。
【００２８】
第１出力部４４は、１次コイルＬａ１と２次コイルＬａ２とを有するトランス（第１のトランス）を備える。１次コイルＬａ１は、高周波発生回路４２と電気的に接続されており、高周波スイッチング回路４２ｄからの出力電圧（高周波電圧）が１次コイルＬａ１に印加（供給）される。２次コイルＬａ２の一端側は第１出力部４４の出力端子４４ａに接続され、他端側は第１出力部４４の出力端子４４ｂに接続される。出力端子４４ａは、第１導電面２２と電気的に接続され、出力端子４４ｂは、第１電極面２４と電気的に接続されている（図１参照）。したがって、第１導電面２２、２次コイルＬａ２、及び、第１電極面２４は、前記の順で、直列に接続されている。
【００２９】
１次コイルＬａ１に電圧が印加されて電流が流れることによって２次コイルＬａ２には、電磁誘導作用により１次コイルＬａ１と２次コイルＬａ２との巻き数比に応じた電圧が発生する。１次コイルＬａ１の電圧、巻き数をＶａ１、Ｎａ１とし、２次コイルＬａ２の電圧、巻き数をＶａ２、Ｎａ２とすると、２次コイルＬａ２の電圧Ｖａ２は、Ｖａ２＝Ｖａ１×Ｎａ２／Ｎａ１、で表される。本実施の形態では、Ｎａ１≦Ｎａ２、とするので、２次コイルＬａ２に発生する電圧Ｖａ２は、１次コイルＬａ１に印加（供給）される電圧Ｖａ１以上になる。したがって、第１出力部４４から第１導電面２２及び第１電極面２４に印加（供給）される電圧は、高周波発生回路４２が生成する高周波電圧以上の電圧となる。このように、第１出力部４４は、トランスを有するので、商用電源１２と第１出力部４４の２次コイルＬａ２とは、１次コイルＬａ１と２次コイルＬａ２との間で絶縁され、万一漏電が生じた場合の安全性を向上することができる。
【００３０】
この送電装置２０は、第１電極面２４及び第２電極面３０とで形成されるコンデンサに電流を流すために、商用電源１２の交流電圧から、商用電源１２の周波数より高い周波数の高周波電圧（交流電圧）を生成する。そのため、高周波発生回路４２の高周波スイッチング回路４２ｄによって、商用電源１２の周波数より高い周波数の高周波電圧を生成している。また、高周波発生回路４２の昇圧機能も合わせ持つ力率改善回路４２ｃと、トランスを備える第１出力部４４とによって、商用電源１２の電圧より高い高圧高周波電圧も生成することが可能である。この送電装置２０から出力される高周波電圧の電圧、周波数は、第１電極面２４及び第２電極面３０で形成されるコンデンサに交流電流を流すことができる周波数、電圧に設定されている。
【００３１】
なお、送電装置２０から出力される高周波電圧は、第１電極面２４及び第２電極面３０間に存在する絶縁層の絶縁破壊電圧より低くなるように設定されている。送電装置２０による昇圧度合いは、力率改善回路４２ｃ内に設定された昇圧比と、第１出力部４４の１次コイルＬａ１と２次コイルＬａ２との巻き数比とによって決定される。また、送電装置２０から出力される高周波電圧の周波数は、高周波スイッチング回路４２ｄのスイッチング損失が所定値（閾値）より大きくならないような周波数に設定されている。
【００３２】
次に、図１及び図３を参照して、受電装置２６について詳しく説明する。図３は、受電装置２６の構成の一例を示す回路図である。受電装置２６は、第２入力部５０、変換回路５２、及び、第２出力部５４を備える。第２入力部５０は、１次コイルＬｂ１と２次コイルＬｂ２とを有するトランス（第２のトランス）を備える。１次コイルＬｂ１の一端側は入力端子５０ａに接続され、他端側は入力端子５０ｂに接続される。入力端子５０ａは、支持スタンド２８と電気的に接続され、入力端子５０ｂは、第２電極面３０と電気的に接続されている（図１参照）。したがって、支持スタンド２８、１次コイルＬｂ１、及び、第２電極面３０は、前記の順で直列に接続されている。１次コイルＬｂ１には、第１導電面２２及び支持スタンド２８と、第１電極面２４及び第２電極面３０とを介して、第１出力部４４の２次コイルＬａ２に発生した高周波電圧が供給（印加）される。
【００３３】
１次コイルＬｂ１に電圧が印加されて電流が流れることによって２次コイルＬｂ２には、電磁誘導作用により１次コイルＬｂ１と２次コイルＬｂ２との巻き数比に応じた電圧が発生する。１次コイルＬｂ１の電圧、巻き数をＶｂ１、Ｎｂ１とし、２次コイルＬｂ２の電圧、巻き数をＶｂ２、Ｎｂ２とすると、２次コイルＬｂ２の電圧Ｖｂ２は、Ｖｂ２＝Ｖｂ１×Ｎｂ２／Ｎｂ１、で表される。本実施の形態では、Ｎｂ１≧Ｎｂ２、とするので、２次コイルＬｂ２に発生する電圧Ｖｂ２は、１次コイルＬｂ１に印加（供給）される電圧Ｖｂ１以下の電圧となる。このように、第２入力部５０は、トランスを備えるので、蓄電装置１４と第２入力部５０の１次コイルＬｂ１とは、１次コイルＬｂ１と２次コイルＬｂ２との間で絶縁され、万一漏電が生じた場合の安全性を向上することができる。
【００３４】
変換回路５２は、第２入力部５０（具体的には、２次コイルＬｂ２）と電気的に接続されており、第２入力部５０が入力した高周波電圧、つまり、２次コイルＬｂ２に発生した高周波電圧を直流電圧に変換する。具体的には、変換回路５２は、第２入力部５０が入力した高周波電圧を脈流電圧に変換する整流回路５２ａ、整流回路５２ａによって脈流に変換された電圧を平滑化させる平滑回路５２ｂ、平滑回路５２ｂによって平滑化された電圧（直流電圧）を降圧する降圧回路５２ｃ、及び、降圧回路５２ｃによって降圧された電圧（直流電圧）を平滑化させる平滑回路５２ｄを有する。本実施の形態では、整流回路５２ａは、４つのダイオードＤ３から構成されたブリッジ型（ブリッジダイオード）であり、平滑回路５２ｂは、並列に接続された２つのコンデンサＣ３、Ｃ４で構成される。降圧回路５２ｃは、バイポーラトランジスタＢＪＴ３とダイオードＤ４とコイルＬ２で構成され、平滑回路５２ｄは、コンデンサＣ５で構成される。
【００３５】
第２出力部５４は、変換回路５２と電気的に接続されており、変換回路５２が変換した直流電圧を蓄電装置１４に出力する。第２出力部５４は、出力端子５４ａ、５４ｂで構成される。出力端子５４ａ、５４ｂは、蓄電装置１４と電気的に接続されており、例えば、出力端子５４ａは蓄電装置１４の正極（＋）側に、出力端子５４ｂは蓄電装置１４の負極（−）側に接続されている。これにより、蓄電装置１４を充電することができる。
【００３６】
受電装置２６は、蓄電装置１４を充電するために、送電装置２０から送られてきた高周波電圧を蓄電装置１４の充電に適した直流電圧に変換する。そのため、変換回路５２の整流回路５２ａによって、交流の高周波電圧を直流電圧に変換している。また、トランスを備える第２入力部５０と変換回路５２の降圧回路５２ｃとによって電圧を降圧させている。受電装置２６による降圧度合いは、降圧回路５２ｃの降圧比、及び、第２入力部５０の１次コイルＬｂ１と２次コイルＬｂ２との巻き数比によって決定される。したがって、蓄電装置１４を充電するために、電圧を少し降下させればよい場合は、例えば、降圧回路５２ｃの降圧比を小さくするともに、第２入力部５０の１次コイルＬｂ１と２次コイルＬｂ２との巻き数比を１対１にすればよい。また、蓄電装置１４を充電するために、電圧を降下させる必要がない場合は、変換回路５２から降圧回路５２ｃを省いてもよい。要は、蓄電装置１４の充電電圧に応じて受電装置２６の設計変更が可能である。
【００３７】
なお、変換回路５２は、少なくとも整流回路５２ａを有すればよく、平滑回路５２ｂ、降圧回路５２ｃ、及び、平滑回路５２ｄのうち、少なくとも１つを省いたものであってもよい。また、整流回路５２ａ、平滑回路５２ｂ、降圧回路５２ｃ、及び、平滑回路５２ｄの構成は、図３に示したものに限定されるものではない。
【００３８】
以上のような構成を有する充電システム１０において、支持スタンド２８の接地部分２８ａが第１導電面２２に接触し（電気的に接続し）、第２電極面３０が第１電極面２４と対向するように、前記二輪車を駐車すると、第１電極面２４、第１出力部４４の２次コイルＬａ２、第１導電面２２、支持スタンド２８、第２入力部５０の１次コイルＬｂ１、及び、第２電極面３０が、前記の順で直列に接続された状態となり、第１電極面２４と第２電極面３０とで静電容量が構成される。その結果、電界結合による電力供給用の閉回路（電界結合による電力供給回路）が形成され、充電システム１０は、商用電源１２を用いて前記二輪車に搭載された蓄電装置１４を充電することができる。
【００３９】
このように、本実施の形態では、給電装置１６と充電装置１８とを電気的に接合して電界結合による電力供給回路を形成して蓄電装置１４を充電する場合に、一方の接合部分を、第１導電面２２と支持スタンド２８とで接触させ、他方の接合部分を第１電極面２４と第２電極面３０による電界結合としたので、電界結合部分を１つにすることができる。したがって、従来のような（例えば、非特許文献１のような）静電容量が２つ必要な電界結合による電力供給回路に比べて、電力供給回路全体の静電容量を大きくすることができる。仮に、第１導電面２２と支持スタンド２８の接地部分２８ａとの間に、砂等の細かい物質が入り込んで、第１導電面２２と接地部分２８ａとの間に隙間が生じて静電容量が形成されたとしても、この静電容量は第１電極面２４と第２電極面３０との間の静電容量に比べて極めて大きい。したがって、このような場合であっても、従来に比べ、電力供給回路の全体の静電容量を大きくすることができる。このように、電界結合による電力供給回路全体の静電容量を大きくすることができるので、第１導電面２２と第１電極面２４に印加する高周波電圧及びその周波数、つまり、電界結合による電力供給回路に印加する高周波電圧及びその周波数を可及的に低くすることができる。この場合であっても、第１導電面２２と第１電極面２４に印加する高周波電圧及びその周波数は、第１電極面２４及び第２電極面３０で形成されるコンデンサに交流電流を流すことができる電圧、周波数であることは言うまでもない。
【００４０】
蓄電装置１４を充電するためには、前記二輪車に設けられた支持スタンド２８の接地部分２８ａが第１導電面２２に接触するように前記二輪車を駐車させなければならないが、第１導電面２２の面積は、支持スタンド２８の接地部分２８ａの面積よりも大きいので、蓄電装置１４を充電するための前記二輪車の駐車が容易になる。また、蓄電装置１４を充電するためには、前記二輪車に設けられた第２電極面３０が第１電極面２４と対向して１つの静電容量を形成するように前記二輪車を駐車させなければならないが、第１電極面２４の面積は、第２電極面３０の面積よりも大きいので、蓄電装置１４を充電するための前記二輪車の駐車が容易になる。
【００４１】
次に、給電装置１６と充電装置１８の外観構成図の一例、及び、充電装置１８の二輪車ＴＷに対する配置位置の一例について、図４を用いて説明する。なお、図４の説明に関しては、重力が働く方向を下とし、重力が働く方向と反対側の方向を上とする。
【００４２】
送電装置２０は、略直方体の形状を有する第１筐体６０内に収納されている。第１筐体６０の上全面には、第１導電面２２が設けられている。また、第１筐体６０の下全面には面状の導電体である第２導電面６２が設けられている。第１電極面２４は、大地に配置されており、第１筐体６０は、下面に設けられた第２導電面６２が第１電極面２４と接触するように、第１電極面２４上に配置されている。図１及び図２に示した第１出力部４４の２次コイルＬａ２の他端に設けられた出力端子４４ｂは、第２導電面６２と電気的に接続されており、第２導電面６２を介して第１電極面２４と電気的に接続される。このような構成を有することで、第１筐体６０と第１電極面２４とを着脱可能にすることができ、送電装置２０と第１電極面２４との接続を簡単に、且つ、確実に行うことができる。なお、第１筐体６０と第１電極面２４とを着脱する必要がない場合は、第２導電面６２を省き、第１筐体６０の下面に直接第１電極面２４を設けてもよい。
【００４３】
二輪車ＴＷのタイヤＴが接触する大地（地面）と、支持スタンド２８の接地部分２８ａが接触する第１筐体６０の上面との段差を少なくするために、第１筐体６０の高さ、つまり、上下方向の厚さは、薄い方が好ましい。また、第１筐体６０の形状を略直方体としたが他の形状であってもよい。要は、上面に第１導電面２２を、下面に第１電極面２４を設けることができる形状であればよい。第１筐体６０には、商用電源１２に接続されるコンセント（図示略）が接続されており、前記コンセントは、送電装置２０の第１入力部４０（入力端子４０ａ、４０ｂ）に電気的に接続されている。
【００４４】
二輪車ＴＷは、図４に示すように、前輪及び後輪用のタイヤＴと、ハンドル６４と、運転者が着座するシート６６と、駆動源、ギヤ、及び、シャフト等を有し、駆動源の動力を前輪及び後輪のタイヤＴに伝達するパワートレイン部（ドライブトレイン部）６８とを有する。なお、図４では図示していないが、二輪車ＴＷには蓄電装置１４が搭載されていることは言うまでもない。また、二輪車ＴＷの駆動源は、通常エンジンとなるが、二輪車ＴＷが電動二輪車やアシスト自転車の場合は、駆動源はモータとなる。
【００４５】
受電装置２６は、略直方体の形状を有する第２筐体７０内に収納されている。第２筐体７０の下前面には、第２電極面３０が設けられている。第２筐体７０は、パワートレイン部６８の下方に配置されている。したがって、第２筐体７０の下面（第２電極面３０）は大地と対向することになる。また、第２筐体７０をパワートレイン部６８の下方に配置するので、第１電極面２４と第２電極面３０とを近接させた状態で配置することが可能となり、第１電極面２４と第２電極面３０とで形成されるコンデンサの容量（静電容量）を大きくすることができる。その結果、第１導電面２２と第１電極面２４に印加する高周波電圧及びその周波数、つまり、電界結合による電力供給回路に印加する高周波電圧及びその周波数を可及的に低くすることができる。なお、この第２筐体７０は、二輪車ＴＷと電気的に絶縁するように二輪車ＴＷに設けられている。
【００４６】
支持スタンド２８の接地部分２８ａが第１導電面２２と接触し、第１電極面２４と第２電極面３０とが対向して１つの静電容量を形成するように二輪車ＴＷを駐車することで、電界結合による電力供給回路を容易に形成することができる。よって、簡単に二輪車ＴＷの蓄電装置１４を充電することができる。
【００４７】
なお、上記実施の形態では、第１電極面２４を面状の導電体で構成したが、第１電極面２４は、大地であってもよい。この場合は、第１出力部４４の出力端子４４ｂは、接地されている。これにより、蓄電装置１４を充電する際は、前記二輪車に設けられた第２電極面３０は大地と対向すればよいので、蓄電装置１４の充電のための前記二輪車の駐車がより容易になる。また、第１電極面２４を大地とするので部品点数を削減することができる。
【００４８】
上記実施の形態では、第１出力部４４及び第２入力部５０は、トランスを備えるようにしたが、トランスを備えなくてもよい。この場合は、高周波発生回路４２から出力された電圧が、第１出力部４４の出力端子４４ａ、４４ｂを介してそのまま第１導電面２２及び第１電極面２４に印加（供給）される。そして、支持スタンド２８及び第２電極面３０（第１導電面２２及び第１電極面２４）に印加された高周波電圧は、第２入力部５０の入力端子５０ａ、５０ｂを介してそのまま変換回路５２に供給（印加）される。
【００４９】
上記実施の形態では、電源１２として交流電圧（交流電流）を発生する商用電源を用いて説明したが、直流電圧（直流電流）を発生する直流電源を用いてもよい。また、商用電源１２自体が直流電源であってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０…充電システム                      １２…電源
１４…蓄電装置                          １６…給電装置
１８…充電装置                          ２０…送電装置
２２…第１導電面                        ２４…第１電極面
２６…受電装置                          ２８…支持スタンド
２８ａ…接地部分                        ３０…第２電極面
４０…第１入力部                        ４２…高周波発生回路
４４…第１出力部                        ５０…第２入力部
５２…変換回路                          ５４…第２出力部
６０…第１筐体                          ６２…第２導電面
６８…パワートレイン部                  ７０…第２筐体
Ｔ…タイヤ                              ＴＷ…二輪車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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