JP7794111B2 - 受電装置及び非接触給電システム - Google Patents

Description

本開示は、受電装置及び非接触給電システムに関する。

地上に設置された送電コイルと、車体下面に設置された受電コイルとの間で非接触給電を行う非接触給電システムが知られている（例えば、特許文献１）。特に、特許文献１に係る非接触給電システムでは、車両の金属製のアンダーカバーの下方に磁性塗膜を配置すると共に、磁性塗膜の更に下方に受電コイル及びコイルコアを配置することが提案されている。これにより、アンダーカバーを貫通する磁束が少なくなってアンダーカバーに生じる渦電流が減少し、電力伝送効率を良好に保つことができるとされている。

特開２０１７－７６６５３号公報

ところで、電力伝送効率を高めるためには、受電コイルの内側を通る磁束の割合が増えることが必要であり、特許文献１に記載の非接触給電システムには、受電コイルの内側を通る磁束の割合を高めるための余地がある。

上記課題に鑑みて、本開示の目的は、受電コイルの内側を通る磁束の割合を高めることにある。

本開示の要旨は以下のとおりである。

（１）車両に設けられて地上給電装置から受電する受電装置であって、
地面に対して角度をもって延びる軸線を有する受電コイルと、
前記受電コイルに対して地面側に配置された非導電性及び磁性を有する第１部材と、
前記受電コイルに対して地面側とは反対側に配置された非導電性及び磁性を有する第２部材と、を有し、
前記第２部材は、前記車両の幅方向に前記受電コイルを越えて延びる横部材を有し、
前記第１部材と前記第２部材とは、前記受電コイルの軸線方向に見たときに、前記受電コイルの内側で重なるように配置される、受電装置。
（２）前記第１部材と前記第２部材とは、前記受電コイルの軸線方向に見たときに、前記受電コイルの外側で重ならないように配置される、上記（１）に記載の受電装置。
（３）前記第１部材は、前記車両の前後方向に前記受電コイルを越えて延びる、上記（１）又は（２）に記載の受電装置。
（４）前記車両の前後方向における前記第１部材の長さは、前記地上給電装置の送電コイル上に通常の態様で位置する前記車両の前後方向における前記送電コイルの長さの半分以上であって２倍以下である、上記（３）に記載の受電装置。
（５）前記車両の幅方向における前記第１部材の長さは、前記車両の幅方向における前記受電コイルの長さ以下である、上記（３）又は（４）に記載の受電装置。
（６）前記受電コイルの外側に且つ前記受電コイルの軸線方向において前記第１部材と前記第２部材との間に、非磁性体が配置される、上記（１）～（５）のいずれか１つに記載の受電装置。
（７）前記非磁性体は、前記受電コイルの軸線方向に見たときに、少なくとも部分的に前記第１部材及び前記第２部材の少なくともいずれか一方と重なるように配置される、上記（６）に記載の受電装置。
（８）前記非磁性体は、前記受電コイルに隣接して配置される、上記（６）又は（７）に記載の受電装置。
（９）前記第２部材は、前記横部材の両端にそれぞれ結合された縦部材を有し、
前記縦部材は、それぞれ前記横部材に比べて前記車両の前後方向に突出するように延びる、上記（１）～（８）のいずれか１つに記載の受電装置。
（１０）車両に設けられて地上給電装置から受電する受電装置であって、
地面に対して角度をもって延びる軸線を有する受電コイルと、
前記受電コイルに対して地面側とは反対側に配置された非導電性及び磁性を有する磁性部材と、を有し、
前記磁性部材は、前記車両の幅方向に前記受電コイルを越えて延びる横部材と、該横部材の両端にそれぞれ結合された縦部材と、を有し、
前記縦部材は、それぞれ前記横部材に比べて前記車両の前後方向に突出するように延び、
前記横部材は、前記受電コイルの軸線方向に見たときに、前記受電コイルの内側と重なるように配置される、受電装置。
（１１）前記車両の前後方向における前記縦部材の長さは、前記地上給電装置の送電コイル上に通常の態様で位置する前記車両の前後方向における前記送電コイルの長さの２倍以下である、上記（９）又は（１０）に記載の受電装置。
（１２）前記縦部材間の間隔は、前記地上給電装置の送電コイル上に通常の態様で位置する前記車両の幅方向おける前記送電コイルの長さ以上である、上記（９）～（１１）のいずれか１つに記載の受電装置。
（１３）前記車両の前後方向における前記横部材の長さは、前記車両の前後方向における前記受電コイルの長さ以下である、上記（１）～（１２）のいずれか１つに記載の受電装置。
（１４）前記受電コイルは、その外形が前記地上給電装置の送電コイルの外形よりも小さい、上記（１）～（１３）のいずれか１つに記載の受電装置。
（１５）上記（１）～（１４）のいずれか１つに記載の受電装置と、送電コイルを有する地上給電装置と、を有する非接触給電システムであって、
前記送電コイルは、前記地上給電装置の送電コイル上に通常の態様で位置する前記車両の前後方向の長さが、前記車両の幅方向における長さよりも長くなるように形成される、非接触給電システム。
（１６）前記地上給電装置は、前記送電コイルよりも上方に少なくとも部分的に地中に埋め込まれた磁性を有する磁束誘導部材を更に有する、上記（１５）に記載の非接触給電システム。

本開示によれば、受電コイルの内側を通る磁束の割合を高めることができる。

図１は、第実施形態に係る非接触給電システムの構成を概略的に示す図である。 図２は、送電コイル及び受電コイルの周りの構成を概略的に示す斜視図である。 図３は、受電コイルの周りの構成を概略的に示す平面図である。 図４は、図３の線ＩＶ－ＩＶに沿って見た、受電コイルの周りの構成を概略的に示す断面図である。 図５は、送電コイルによって生じる磁束の主な流れを概略的に示す、図２と同様な斜視図である。 図６は、送電コイル及び受電コイルの周りの構成を概略的に示す、図２と同様な斜視図である。 図７は、受電コイルの周りの構成を概略的に示す、図３と同様な平面図である。 図８は、送電コイル及び受電コイルの周りの構成を概略的に示す、図２と同様な斜視図である。 図９は、受電コイルの周りの構成を概略的に示す、図４と同様な断面図である。 図１０は、受電コイルの周りの構成を概略的に示す、図４及び図９と同様な断面図である。 図１１は、送電コイル及び受電コイルの周りの構成を概略的に示す、図２と同様な斜視図である。

以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

第１実施形態
＜非接触給電システムの概要＞
図１は、第実施形態に係る非接触給電システム１００の構成を概略的に示す図である。非接触給電システム１００は、道路Ｒに設けられた地上給電装置１と、地上給電装置１から電力を受電可能な車両５とを有する。非接触給電システム１００では、地上給電装置１から車両５へ磁界共振結合（磁界共鳴）による非接触電力伝送が行われる。本実施形態では、車両５が停車しているときのみならず、車両５の走行中にも非接触電力伝送が行われる。

地上給電装置１は、非接触で車両５に送電するように構成された送電装置３２を有し、車両５は、非接触で電力を受電するように構成された受電装置１４を有する。地上給電装置１の送電装置３２に電力が供給されると送電装置３２の送電コイル４４により磁界が生成される。車両５の受電装置１４の受電コイル２２が送電コイル４４上に位置すると、送電コイル４４によって発生した磁界により受電コイル２２に電流が流れ、よって受電装置１４により電力が受電される。

＜車両の構成＞
次に、図１を参照して、車両５の構成について説明する。図１に示されるように、車両５は、モータ１１、バッテリ１２、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１３、受電装置１４、及び電子制御ユニット（ＥＣＵ）１５を有する。車両５は、モータ１１が車両５を駆動する電動車両（ＢＥＶ）、又はモータ１１に加えて内燃機関が車両５を駆動するハイブリッド車両（ＨＥＶ）である。

モータ１１は、例えば交流同期モータであり、電動機及び発電機として機能する。モータ１１は、電動機として機能するときには、バッテリ１２に蓄えられた電力を動力源として駆動される。モータ１１の出力は減速機及び車軸を介して車輪に伝達される。

バッテリ１２は、充電可能な二次電池であり、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等から構成される。バッテリ１２は車両５の走行に必要な電力（例えばモータ１１の駆動電力）を蓄える。受電装置１４が受電した電力がバッテリ１２に供給されると、バッテリ１２が充電される。バッテリ１２が充電されると、バッテリ１２の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）が回復する。なお、バッテリ１２は、車両５に設けられた充電ポートを介して地上給電装置１以外の外部電源によっても充電可能であってもよい。

ＰＣＵ１３はモータ１１及びバッテリ１２に電気的に接続される。ＰＣＵ１３は、インバータ、昇圧コンバータ及びＤＣ／ＤＣコンバータを有する。インバータは、バッテリ１２から供給された直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ１１に供給する。昇圧コンバータは、バッテリ１２に蓄えられた電力がモータ１１に供給されるときに、必要に応じてバッテリ１２の電圧を昇圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、バッテリ１２に蓄えられた電力がヘッドライト等の電子機器に供給されるときに、バッテリ１２の電圧を降圧する。

受電装置１４は、送電装置３２から受電し、受電した電力をバッテリ１２に供給する。受電装置１４は、受電側共振回路２１、受電側整流回路２４及び充電回路２５を有する。

受電側共振回路２１は、路面との距離が小さくなるように車両５の底部に配置される。受電側共振回路２１は、受電コイル２２及び受電側共振コンデンサ２３を有する。本実施形態では、受電コイル２２は、路面に対する距離が規定の距離になるように配置される。受電コイル２２は、周りに磁界が生じると、受電コイル２２に電流が流れるように構成される。受電コイル２２と受電側共振コンデンサ２３とは共振器を構成する。受電コイル２２及び受電側共振コンデンサ２３の各種パラメータ（受電コイル２２の外径及び内径、受電コイル２２の巻数、受電側共振コンデンサ２３の静電容量、等）は、受電側共振回路２１の共振周波数が送電側共振回路４３の共振周波数と一致するように定められる。なお、受電側共振回路２１の共振周波数と送電側共振回路４３の共振周波数とのずれ量が小さければ、例えば受電側共振回路２１の共振周波数が送電側共振回路４３の共振周波数の±１０％の範囲内であれば、受電側共振回路２１の共振周波数は送電側共振回路４３の共振周波数と必ずしも一致している必要はない。

受電側整流回路２４は受電側共振回路２１及び充電回路２５に電気的に接続される。受電側整流回路２４は、受電側共振回路２１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換し、直流電力を充電回路２５に供給する。受電側整流回路２４は例えばＡＣ／ＤＣコンバータである。

充電回路２５は受電側整流回路２４及びバッテリ１２に電気的に接続される。充電回路２５は、受電側整流回路２４から供給された直流電力をバッテリ１２の電圧レベルに変換してバッテリ１２に供給する。送電装置３２から送電された電力が受電装置１４によってバッテリ１２に供給されると、バッテリ１２が充電される。充電回路２５は例えばＤＣ／ＤＣコンバータである。

ＥＣＵ１５は車両５の各種制御を行う。例えば、ＥＣＵ１５は、受電装置１４の充電回路２５に電気的に接続され、送電装置３２から送電された電力によるバッテリ１２の充電を制御すべく充電回路２５を制御する。また、ＥＣＵ１５は、ＰＣＵ１３に電気的に接続され、バッテリ１２とモータ１１との間の電力の授受を制御すべくＰＣＵ１３を制御する。

＜地上給電装置の構成＞
次に、図１を参照して、地上給電装置１の構成について概略的に説明する。図１に示されるように、地上給電装置１は、電源３１と、送電装置３２と、コントローラ３３と、を有する。

電源３１は、送電装置３２に電力を供給する。電源３１は、例えば、単層交流電力を供給する商用交流電源である。なお、電源３１は、三相交流電力を供給する他の交流電源であってもよいし、燃料電池のような直流電源であってもよい。

送電装置３２は、電源３１から供給された電力を非接触で車両５へ送電する。送電装置３２は、送電側整流回路４１、インバータ回路４２及び送電側共振回路４３を有する。送電装置３２の送電側共振回路４３、特に送電側共振回路４３の送電コイル４４は、図１に示されるように、車両５が走行する道路Ｒ内（地中）に、例えば車両５が走行する車線の中央に、一列に埋め込まれる。なお、送電装置３２の送電側整流回路４１及びインバータ回路４２は、地中に埋め込まれてもよいし、地上に配置されてもよい。

送電側整流回路４１は、電源３１及びインバータ回路４２に電気的に接続される。送電側整流回路４１は、電源３１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換し、直流電力をインバータ回路４２に供給する。送電側整流回路４１は例えばＡＣ／ＤＣコンバータである。本実施形態では、一つの送電装置３２に一つの送電側整流回路４１が設けられる。なお、電源３１が直流電源である場合には、送電側整流回路４１は省略されてもよい。

インバータ回路４２は送電側整流回路４１及び送電側共振回路４３に電気的に接続される。インバータ回路４２は、送電側整流回路４１から供給された直流電力を、電源３１の交流電力よりも高い周波数の交流電力（高周波交流電力）に変換し、高周波交流電力を送電側共振回路４３に供給する。本実施形態では、送電装置３２は、送電側共振回路４３の数に対応する数のインバータ回路４２を有する。各インバータ回路４２は、それぞれ対応する一つの互いに異なる送電側共振回路４３に接続される。

送電側共振回路４３は、送電コイル４４と送電側共振コンデンサ４５とを有する。送電コイル４４は、環状に形成されると共に、電流が流れると、非接触で電力を伝送すべく磁界を発生させる。送電コイル４４と送電側共振コンデンサ４５とは共振器を構成する。送電コイル４４及び送電側共振コンデンサ４５の各種パラメータ（送電コイル４４の外形及び内径、送電コイル４４の巻数、送電側共振コンデンサ４５の静電容量、等）は、送電装置３２の共振周波数が所定の設定値になるように定められる。所定の設定値は、例えば１０ｋＨｚ～１００ＧＨｚであり、好ましくは、非接触電力伝送用の周波数帯域としてＳＡＥ ＴＩＲ Ｊ２９５４規格によって定められた８５ｋＨｚである。

コントローラ３３は、例えば汎用コンピュータであり、地上給電装置１の各種制御を行う。特に、コントローラ３３は、送電装置３２のインバータ回路４２に電気的に接続され、送電装置３２による送電を制御すべくインバータ回路４２を制御する。具体的には、例えば、コントローラ３３は、任意のセンサ（図示せず）からの出力に基づいて車両５が上に位置している送電コイル４４を特定すると共に、特定された送電コイル４４に電力を供給するようにインバータ回路４２を制御する。コントローラ３３は、各種処理を実行するプロセッサと、プロセッサに各種処理を実行させるためのプログラム及びプロセッサが各種処理を実行するときに使用される各種データ等を記憶するメモリと、を有する。

このように構成された非接触給電システム１００では、図１に示されるように車両５の受電コイル２２が地上給電装置１の送電コイル４４と対向しているときに、送電側共振回路４３に交流電力が供給されて送電コイル４４によって交番磁界が生成される。このように交番磁界が生成されると、交番磁界の振動が、受電コイル２２に伝達される。この結果、電磁誘導によって受電コイル２２に誘導電流が流れ、誘導電流によって受電側共振回路２１に誘導起電力が発生する。すなわち、送電側共振回路４３を含む送電装置３２から受電側共振回路２１を含む受電装置１４へ電力が伝送される。

＜コイル周りの構成＞
次に、図２～図４を参照して、送電コイル４４及び受電コイル２２周りの構成について説明する。図２は、送電コイル４４及び受電コイル２２の周りの構成を概略的に示す斜視図である。図３は、受電コイル２２の周りの構成を概略的に示す平面図である。図４は、図３の線ＩＶ－ＩＶに沿って見た、受電コイル２２の周りの構成を概略的に示す断面図である。

図２に示されるように、地上給電装置１の送電コイル４４は、送電側コイルユニット４６内に組み込まれる。送電側コイルユニット４６は、送電コイル４４と、送電コイル４４の周りを囲むように設けられた樹脂製の送電側包囲部材４７とを有する。送電側コイルユニット４６は、地中に埋め込まれる。

本明細書では、送電側コイルユニット４６における方向を、送電コイル４４上に通常の態様で位置する車両５の方向に対応する方向として説明する。したがって、送電コイル４４上に通常の態様で位置する車両５の前後方向に対応する送電コイル４４の方向を送電コイル４４の車両前後方向と称する。同様に、送電コイル４４上に通常の態様で位置する車両５の幅方向に対応する送電コイル４４の方向を送電コイル４４の車両幅方向と称する。また、送電コイル４４上の通常の態様での車両５の位置とは、例えば、送電コイル４４が車道に埋め込まれている場合にはその車道を車線に沿って車両５が走行しているときの車両５の位置を意味し、送電コイル４４が駐車場に埋め込まれている場合にはその駐車場に駐車枠に合わせて車両５が停止しているときの車両５の位置を意味する。

本実施形態では、送電コイル４４は、スパイラルコイルであり、四角形状に形成されている。特に、本実施形態では、送電コイル４４は、車両前後方向における長さが、車両幅方向における長さよりも長くなるように形成される。例えば、車両５が走行する道路内に送電コイル４４が埋め込まれている場合には、送電コイル４４の車線方向（送電コイル４４上を走行する車両５の前後方向に相当）における長さが、送電コイル４４の車線の幅方向（送電コイル４４上を走行する車両５の幅方向に相当）における長さよりも長くなるように形成される。

また、送電コイル４４は、地面と平行なるように配置される。換言すると、送電コイル４４は、その軸線が地面に対して垂直になるように配置される。

なお、本実施形態では、送電コイル４４は、四角形状に形成されているが、円形状、楕円形状及び角丸四角形状等、四角形状以外の形状を有するスパイラルコイルとして形成されてもよい。この場合においても、送電コイル４４は、楕円形状及び角丸四角形状等、縦横の長さが異なる形状を有する場合には、車両５の前後方向に対応する方向における長さが、車両５の幅方向に対応する方向における長さよりも長くなるように形成される。

また、図２～図４に示されるように、車両５の受電コイル２２は、送電コイル４４と同様に、受電側コイルユニット２６内に組み込まれる。受電側コイルユニット２６は、受電コイル２２と、受電コイル２２の周りを囲むように設けられた樹脂製の受電側包囲部材２７とを有する。受電側コイルユニット２６は、車両５の底部、例えば、車両５のアンダーカバーの下方に配置される。

本実施形態では、受電コイル２２は、スパイラルコイルであり、受電コイル２２の軸線Ｘ回りで四角形状に形成されている。特に、本実施形態では、受電コイル２２は、正方形状に形成されている。しかしながら、受電コイル２２は、正方形以外の四角形状、円形状、楕円形状及び角丸四角形状等、正方形状以外の形状を有するスパイラルコイルとして形成されてもよい。また、受電コイル２２は、その軸線Ｘが地面に対してほぼ垂直になるように配置される。なお、受電コイル２２は、その軸線Ｘが地面に対して垂直以外の角度をもって延びるように配置されてもよい。

また、本実施形態では、受電コイル２２は、その外形が送電コイル４４の外形よりも小さくなるように形成される。特に、本実施形態では、車両５の幅方向における受電コイル２２の長さは、車両幅方向における送電コイル４４の長さよりも小さい。加えて、車両５の前後方向における受電コイル２２の長さは、車両前後方向における送電コイル４４の長さよりも小さい。

また、図２～図４に示されるように、受電側コイルユニット２６の下方（すなわち、受電側コイルユニット２６に対して地面側）には、非導電性及び磁性を有する第１磁性部材５１が配置される。具体的には、第１磁性部材５１は、例えば、フェライトによって形成される。

第１磁性部材５１は、図２～図４に示されるように、車両５の前後方向に延びる。第１磁性部材５１は、本実施形態では、長方形の板状の部材である。本実施形態では、第１磁性部材５１は、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに（すなわち、図３の平面図において）、車両５の前後方向に受電側コイルユニット２６の外形を越えて延びる。したがって、第１磁性部材５１は、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに、受電コイル２２の外形を越えて車両５の前後方向に延びる。よって、第１磁性部材５１は、受電側コイルユニット２６又は受電コイル２２の前端を越えて前方に延びると共に、受電側コイルユニット２６又は受電コイル２２の後端を越えて後方に延びる。

また、本実施形態では、車両５の前後方向における第１磁性部材５１の中心は、受電コイル２２の軸線Ｘ上に位置する。また、車両５の前後方向における第１磁性部材５１の長さは、車両前後方向における送電コイル４４の長さとほぼ等しい。しかしながら、車両５の前後方向における第１磁性部材５１の長さは、車両前後方向における送電コイル４４の長さの半分以上であって２倍以下であれば、車両前後方向における送電コイル４４の長さとは異なる長さであってもよい。或いは、車両５の前後方向における第１磁性部材５１の長さは、車両前後方向における受電コイル２２の長さ以下であってもよい。

また、本実施形態では、車両５の幅方向における第１磁性部材５１の中心は、受電コイル２２の軸線Ｘ上に位置する。車両５の幅方向における第１磁性部材５１の長さは、車両５の幅方向における受電コイル２２の長さ（車両５の幅方向における受電コイル２２の外形上の長さ）以下である。したがって、第１磁性部材５１は、受電コイル２２の外形を越えて車両５の幅方向に延びてはいない。また、本実施形態では、車両５の幅方向における第１磁性部材５１の長さは、車両５の幅方向における受電コイル２２の内側形状での長さ以上である。したがって、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに、第１磁性部材５１は受電コイル２２の内側の空間全体と重なるように配置される。なお、車両５の幅方向における第１磁性部材５１の長さは、車両５の幅方向における受電コイル２２の内側形状での長さ未満であってもよい。この場合には、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに、第１磁性部材５１は受電コイル２２の内側の空間と部分的に重なるように配置される。或いは、車両５の幅方向における第１磁性部材５１の長さは、車両の幅方向における受電コイル２２の長さ以上であってもよい。

また、図２～図４に示されるように、受電側コイルユニット２６の上方（すなわち、受電側コイルユニット２６に対して地面側とは反対側）には、非導電性及び磁性を有する第２磁性部材５２が配置される。第２磁性部材５２は、第１磁性部材５１と同一の材料によって形成されてもよい。具体的には、第２磁性部材５２も、例えば、フェライトによって形成される。

第２磁性部材５２は、図２及び図３に示されるように、車両５の幅方向に延びる横部材５３と、車両５の前後方向に延びる縦部材５４と、を有する。横部材５３及び縦部材５４は、本実施形態では、いずれも長方形の板状の部材である。縦部材５４は、横部材５３の両端において横部材５３に結合される。本実施形態では、縦部材５４は、横部材５３の下面に結合されるが、縦部材５４と横部材５３とは同一平面上に位置するように結合されてもよい。また、横部材５３と縦部材５４とは、別体として製造されてその後互いに取付られてもよいし、一体的に製造されてもよい。

本実施形態では、横部材５３は、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに（すなわち、図３の平面図において）、車両５の幅方向に受電側コイルユニット２６の外形を越えて延びる。したがって、横部材５３は、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに、受電コイル２２の外形を越えて車両５の幅方向に延びる。よって、横部材５３は、受電側コイルユニット２６又は受電コイル２２の左端を越えて左方に延びると共に、受電側コイルユニット２６又は受電コイル２２の右端を越えて右方に延びる。

また、本実施形態では、車両５の幅方向における横部材５３の中心は、受電コイル２２の軸線Ｘ上に位置する。また、車両５の幅方向における横部材５３の長さは、車両幅方向における送電コイル４４の長さ以上である。この結果、横部材５３の両端にそれぞれ配置された縦部材５４は、受電コイル２２の軸線Ｘが送電コイル４４の軸線と一致しているときには、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに、送電コイル４４の外側に位置する。したがって、縦部材５４間の間隔は、車両幅方向における送電コイル４４の長さ以上である。なお、車両５の幅方向における横部材５３の長さは、車両幅方向における送電コイル４４の長さ未満であってもよい。この場合、縦部材５４間の間隔は、車両幅方向における送電コイル４４の長さ未満である。

また、本実施形態では、車両５の前後方向における横部材５３の中心は、受電コイル２２の軸線Ｘ上に位置する。加えて、本実施形態では、車両５の前後方向における横部材５３の長さは、車両５の前後方向における受電コイル２２の長さ（車両５の前後方向における受電コイル２２の外形上の長さ）以下である。したがって、横部材５３は、受電コイル２２の外形を越えて車両５の前後方向に延びてはいない。また、本実施形態では、車両５の前後方向における横部材５３の長さは、車両５の前後方向における受電コイル２２の内側形状での長さ以上である。したがって、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに、横部材５３は受電コイル２２の内側の空間全体と重なるように配置される。なお、車両５の前後方向における横部材５３の長さは、車両５の幅方向における受電コイル２２の内側形状での長さ未満であってもよい。この場合には、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに、横部材５３は受電コイル２２の内側の空間と部分的に重なるように配置される。或いは、車両５の前後方向における横部材５３の長さは、車両の前後方向における受電コイル２２の長さ以上であってもよい。

縦部材５４は、その前後方向における中心が、横部材５３の前後方向における中心上に位置するように配置される。縦部材５４は、それぞれ横部材５３に比べて車両５の前後方向に突出するように延びる。特に、本実施形態では、車両５の前後方向における縦部材５４の長さは、車両前後方向における送電コイル４４の長さとほぼ等しい。しかしながら、車両５の前後方向における縦部材５４の長さは、車両５の前後方向における横部材５３の長さ以上であって車両前後方向における送電コイル４４の長さの２倍以下であれば、車両前後方向における送電コイル４４の長さとは異なる長さであってもよい。

また、本実施形態では、車両５の幅方向における縦部材５４の長さは、車両５の前後方向における横部材５３の長さに等しい。これにより、製造時において、横部材５３と縦部材５４とを、同一の板状部材から形成することができる。なお、車両５の幅方向における縦部材５４の長さは、車両５の前後方向における横部材５３の長さと異なっていてもよい。

本実施形態では、受電コイル２２の外側であって、受電コイル２２の軸線Ｘ方向において第１磁性部材５１と第２磁性部材５２との間の所定の位置には、何も部材が配置されない。したがって、斯かる所定の位置には、非磁性体である空気５５が配置されることなる。

具体的には、本実施形態では、図４に示されるように、第１磁性部材５１の上方であって、受電コイル２２に隣接して、非磁性体である空気５５が配置される。したがって、非磁性体である空気５５は、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに、部分的に第１磁性部材５１と重なるように配置される。

なお、本実施形態では、非磁性体である空気５５は、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに部分的に第１磁性部材５１と重なるように配置されているが、第１磁性部材５１と全体的に重なるように配置されてもよい。

また、本実施形態では、第２磁性部材５２の下方には、非磁性体である空気は配置されていないが、第２磁性部材５２の下方にも配置されてもよい。この場合にも、非磁性体である空気は、受電コイル２２に隣接して配置されてもよい。また、非磁性体である空気は、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに、第２磁性部材５２の一部（例えば、横部材５３のみ）と重なるように配置されてもよいし、第２磁性部材５２の全体と重なるように配置されてもよい。

本実施形態では、第１磁性部材５１及び第２磁性部材５２が上述したように構成されることにより、第１磁性部材５１と第２磁性部材５２（特に、横部材５３）とは、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに、受電コイル２２の内側で重なるように配置される。また、本実施形態では、第１磁性部材５１と第２磁性部材５２は、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに、受電コイル２２の外側では重ならないよう配置される。

＜効果・変形例＞
図５を参照して、本実施形態に係る非接触給電システム１００、特に受電装置１４における効果について説明する。図５は、送電コイル４４によって生じる磁束の主な流れを概略的に示す、図２と同様な斜視図である。図中の矢印は、磁束の向きを表している。なお、送電コイル４４によって交番磁界が生成されることから、磁束の向きは、図５に示された向き（矢印の向き）と、図５に示された向きとは反対向きとが交互に繰り返し変更されることになる。

図５に示されるように、本実施形態に係る受電装置１４では、第１磁性部材５１と第２磁性部材５２とが、受電コイルの軸線Ｘ方向に見たときに、受電コイル２２の内側で重なるように配置される。このため、第１磁性部材５１と第２磁性部材５２とが重なっている領域において両磁性部材間の距離が短く、よって両磁性部材間で磁束が通り易いことから、磁束が受電コイル２２の内側を通りやすくなる。この結果、受電コイル２２の内側を通る磁束の割合を高めることができる。特に、本実施形態では、車両５の幅方向における第１磁性部材５１の長さは、車両５の幅方向における受電コイル２２の長さ以下である。加えて、車両５の前後方向における横部材５３の長さは、車両５の前後方向における受電コイル２２の長さ以下である。よって、本実施形態では、第１磁性部材５１と第２磁性部材５２とは、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに、受電コイル２２の外側では重ならないように配置されている。したがって、本実施形態では、受電コイル２２の外側に比べて、受電コイル２２の内側を磁束がより通りやすくなり、受電コイル２２の内側を通る磁束の割合を高めることができる。

また、本実施形態に係る受電装置１４では、車両５の前後方向において、第１磁性部材５１が受電コイル２２を越えて延びる。したがって、図５に矢印で示されるように、受電コイル２２の内側よも車両５の前方又は後方において送電コイル４４を通る磁束が、第１磁性部材５１において受電コイル２２の内側に向かうことになる。この結果、受電コイル２２の内側を磁束がより通りやすくなる。特に、受電コイル２２の軸線Ｘが送電コイル４４の軸線から車両５の前後方向に多少ずれても受電コイル２２の内側を磁束が通りやすくなり、よって車両５の走行中に給電が行われても効率的に給電を行うことができる。

さらに、本実施形態に係る受電装置１４では、第２磁性部材５２が、横部材５３の両端にそれぞれ結合された縦部材５４を有し、各縦部材５４が、横部材５３に比べて車両５の前後方向に突出する。したがって、図５に矢印で示されるように、受電コイル２２の内側よりも車両５の前方又は後方において、送電コイル４４の外側を通る磁束が、縦部材５４の中央に、そして横部材５３を介して受電コイル２２の内側に向かうことになる。この結果、受電コイル２２の内側を磁束がより通り易くなる。特に、受電コイル２２の軸線Ｘが送電コイル４４の軸線から車両５の前後方向に多少ずれても受電コイル２２の内側を磁束が通りやすくなり、よって車両５の走行中に給電が行われても効率的に給電を行うことができる。加えて、本実施形態では、縦部材５４間の間隔が、車両幅方向における送電コイル４４の長さ以上であるため、送電コイル４４の外側通る磁束が縦部材５４を通り易い。このことによっても、受電コイル２２の内側を磁束が通り易くなる。

また、本実施形態では、受電コイル２２は、その外形が送電コイル４４の外形よりも小さくなるように形成されている。加えて、送電コイル４４は、その車両前後方向における長さが、その車両幅方向における長さよりも長くなるように形成されている。このため、第１磁性部材５１や第２磁性部材５２が設けられていない場合には、送電コイル４４において生成された磁束のごく一部のみしか受電コイル２２の内側を通っていなかった。これに対して、本実施形態によれば、第１磁性部材５１や第２磁性部材５２が設けられることにより、本来、受電コイル２２の外側を通ることになっていた磁束の少なくとも一部が受電コイル２２の内側を通ることになる。したがって、受電コイル２２や送電コイル４４がこのように構成されていることにより、第１磁性部材５１や第２磁性部材５２を設けることで、より効果的に磁束が受電コイル２２の内側を通るようになる。

また、本実施形態では、受電コイル２２の外側であって受電コイル２２の軸線Ｘ方向において第１磁性部材５１と第２磁性部材５２との間に、非磁性体である空気が配置される。これにより、第１磁性部材５１と第２磁性部材５２との間の磁束が受電コイル２２外側を通ることが抑制され、よって受電コイル２２の内側を磁束が通り易くなる。特に、本実施形態では、非磁性体である空気は、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに、少なくとも部分的に第１磁性部材５１と第２磁性部材５２との少なくともいずれか一方と重なるように配置される。加えて、非磁性体である空気は、受電コイル２２に隣接して配置される。これにより、第１磁性部材５１と第２磁性部材５２との間の磁束が受電コイル２２の外側において通り易い領域が非磁性体で遮断されることになり、この結果、受電コイル２２の内側を磁束が通り易くなる。

なお、上記実施形態では、第２磁性部材５２は、横部材５３に加えて縦部材５４を有している。しかしながら、第２磁性部材５２は、縦部材５４を有さずに横部材５３のみを有してもよい。

また、上記実施形態では、第１磁性部材５１は、受電コイル２２の外形を越えて車両５の前後方向に延びている。しかしながら、第１磁性部材５１は、受電コイル２２の外形を越えずに、すなわち軸線Ｘ方向に見たときに受電コイル２２内で車両５の前後方向に延びていてもよい。

第２実施形態
次に、図６及び図７を参照して、第２実施形態に係る非接触給電システム１００について説明する。第２実施形態に係る非接触給電システム１００の構成は基本的に第１実施形態に係る非接触給電システム１００の構成と同様である。以下では、主に、第１実施形態に係る非接触給電システム１００の構成とは異なる部分について説明する。

図６は、送電コイル４４及び受電コイル２２の周りの構成を概略的に示す、図２と同様な斜視図である。図７は、受電コイル２２の周りの構成を概略的に示す、図３と同様な平面図である。

図６及び図７に示されるように、第２実施形態に係る非接触給電システム１００の受電装置１４では、第１実施形態と同様に、受電側コイルユニット２６の上方に非導電性及び磁性を有する第２磁性部材５２が設けられる。一方で、第２実施形態に係る受電装置１４では、受電側コイルユニット２６の下方には第１磁性部材５１は設けられない。

第２磁性部材５２は、第１実施形態と同様に構成される。したがって、本実施形態では、第２磁性部材５２は、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに車両５の幅方向に受電コイル２２を越えて延びる横部材５３と、横部材５３の両隊にそれぞれ結合された縦部材５４と、を有する。そして、縦部材５４は、それぞれ横部材５３に比べて車両５の前後方向に延びるように配置される。加えて、横部材５３は、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに、受電コイル２２の内側と重なるように配置される。

本実施形態によれば、第１実施形態とは異なり、第１磁性部材５１が設けられていない。しかしながら、第２磁性部材５２が設けられているため、図５に示された例と同様に、第２磁性部材５２を磁束が通ることになる。この結果、第２磁性部材５２を設けなかった場合に比べて、受電コイル２２の内側を磁束が通り易くなる。

第３実施形態
次に、図８及び図９を参照して、第３実施形態に係る非接触給電システム１００について説明する。第３実施形態に係る非接触給電システム１００の構成は基本的に第１実施形態に係る非接触給電システム１００の構成と同様である。以下では、主に、第１実施形態に係る非接触給電システム１００の構成とは異なる部分について説明する。

図８は、送電コイル４４及び受電コイル２２の周りの構成を概略的に示す、図２と同様な斜視図である。図９は、受電コイル２２の周りの構成を概略的に示す、図４と同様な断面図である。

図８及び図９に示されるよう、本実施形態では、受電コイル２２の外側であって、受電コイル２２の軸線Ｘ方向において第１磁性部材５１と第２磁性部材５２との間の所定の位置には、シールド部材５６が設けられる。シールド部材５６は、透磁率が低い材料で形成され、よって非磁性体である。具体的には、シールド部材５６は、例えば、アルミニウムにより形成される。

本実施形態では、図８及び図９に示されるように、第１磁性部材５１の上方であって、受電側コイルユニット２６に隣接して（したがって、受電コイル２２に隣接して）、シールド部材５６が配置される。したがって、シールド部材５６は、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに、部分的に第１磁性部材５１と重なるように配置される。

本実施形態によれば、シールド部材５６が配置されることによって、第１磁性部材５１と第２磁性部材５２との間の磁束が受電コイル２２の外側を通ることが抑制され、よって受電コイル２２の内側を磁束が通り易くなる。また、非磁性体として空気が用いられた場合にはその空気内に何らかの事情で磁性材料が侵入する可能性があるのに対して、非磁性体としてシールド部材５６が用いられた場合にはそのような事態は生じず、よってより確実に受電コイル２２の内側を磁束が通り易くなる。

なお、シールド部材５６は、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに第１磁性部材５１と全体的に重なるように配置されてもよい。また、シールド部材５６は、第１磁性部材５１の上方に加えて又は第１磁性部材５１の上方に代えて、第２磁性部材５２の下方にも配置されてもよい。この場合にも、シールド部材５６は、受電側コイルユニット２６に隣接して（したがって、受電コイル２２に隣接して）配置されてもよい。また、シールド部材５６は、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに、第２磁性部材５２の一部（例えば、横部材５３のみ）と重なるように配置されてもよいし、第２磁性部材５２の全体と重なるように配置されてもよい。

第４実施形態
次に、図１０を参照して、第４実施形態に係る非接触給電システム１００について説明する。第４実施形態に係る非接触給電システム１００の構成は基本的に第３実施形態に係る非接触給電システム１００の構成と同様である。以下では、主に、第３実施形態に係る非接触給電システム１００の構成とは異なる部分について説明する。

図１０は、受電コイル２２の周りの構成を概略的に示す、図４及び図９と同様な断面図である。図１０に示されるように、本実施形態では、第３実施形態におけるシールド部材５６の代わりに、可動シールド部材５７が用いられる。可動シールド部材５７は、透磁率が低い材料で形成され、よって非磁性体である。具体的には、可動シールド部材５７は、例えば、アルミニウムにより形成される。

図１０に示されるように、可動シールド部材５７は、第１磁性部材５１の上方に配置される。また、可動シールド部材５７は、その内側の端部が、受電側コイルユニット２６に隣接して（したがって、受電コイル２２に隣接して）配置される。加えて、可動シールド部材５７は、その外側の端部の位置が、図１０に矢印で示されるように、車両５の幅方向に変化する。可動シールド部材５７の外側の端部の位置が変化することによって、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに、可動シールド部材５７が第１磁性部材５１と重なる面積が変化する。具体的には、例えば、可動シールド部材５７は蛇腹状に形成されていてもよいし、受電コイル２２側で巻き取り可能に形成されてもよい。

ここで、本発明者らの実験により、受電コイル２２の軸線Ｘ方向に見たときに可動シールド部材５７が第１磁性部材５１と重なる面積が変化すると、受電コイル２２のインダクタンスが変化することが判明した。具体的には、可動シールド部材５７が第１磁性部材５１と重なる面積が大きくなると、受電コイル２２のインダクタンスが大きくなる。このように受電コイル２２のインダクタンスが変化することにより、受電コイル２２を含む受電側共振回路２１における共振周波数が変化する。したがって、本実施形態によれば、受電装置１４の製造時や、受電装置１４に経年劣化が生じたときなど、受電側共振回路２１の共振周波数が送電側共振回路４３の共振周波数（例えば、８５ｋＨｚ）からズレているときに、可動シールド部材５７の外側の端部の位置を調整することによって受電側共振回路２１の共振周波数を送電側共振回路４３の共振周波数に一致するように調整することができる。

なお、可動シールド部材５７は、第１磁性部材５１の上方に加えて又は第１磁性部材５１の上方に代えて、第２磁性部材５２の下方にも配置されてもよい。この場合にも、可動シールド部材５７は、受電側コイルユニット２６に隣接して（したがって、受電コイル２２に隣接して）配置されてもよい。

第５実施形態
次に、図１１を参照して、第５実施形態に係る非接触給電システム１００について説明する。第５実施形態に係る非接触給電システム１００の構成は基本的に第１実施形態から第４実施形態に係る非接触給電システム１００の構成と同様である。以下では、主に、第１実施形態から第４実施形態に係る非接触給電システム１００の構成とは異なる部分について説明する。

図１１は、送電コイル４４及び受電コイル２２の周りの構成を概略的に示す、図２と同様な斜視図である。図１１に示されるように、本実施形態では、地上給電装置１の送電側コイルユニット４６の上方（送電側コイルユニット４６に対して地面側又は車両５側）にラバーシート４８が設けられる。特に、本実施形態では、送電側コイルユニット４６の上面全面に亘って、ラバーシート４８が設けられる。

加えて、本実施形態では、ラバーシート４８の上方に、したがって送電側コイルユニット４６の上方に、磁束誘導部材４９が設けられる。磁束誘導部材４９は、非導電性及び磁性を有する材料、例えば、磁性コンクリートによって形成される。本実施形態では、車両幅方向に三つ並んで配置される。送電コイル４４の軸線方向に見たときに（例えば、地面と垂直な方向に見たときに）、一つの磁束誘導部材４９が送電コイル４４の内側に配置されると共に、残りの磁束誘導部材４９が送電コイル４４の外側に配置される。また、送電コイル４４の軸線方向に見たときに、送電コイル４４の内側に配置された磁束誘導部材４９の両側それぞれに、残りの磁束誘導部材４９が一つずつ配置される。

また、各磁束誘導部材４９は、車両前後方向に延びる。特に、本実施形態では、各磁束誘導部材４９は、その車両前後方向の長さがその車両幅方向の長さよりも大きくなるように構成される。本実施形態では、車両前後方向における磁束誘導部材４９の長さは、互いに等しく、車両前後方向における送電コイル４４の内側形状での長さ以下である。ただし、車両前後方向における磁束誘導部材４９の長さは互いに異なる長さであってもよく、また、車両前後方向における送電コイル４４の内側形状での長さ以上であってもよい。したがって、磁束誘導部材４９は、例えば、中央に配置された磁束誘導部材４９のみの車両前後方向における長さが車両前後方向における送電コイル４４の内側形状での長さよりも短く、残りの磁束誘導部材４９の車両前後方向における長さが車両前後方向における送電コイル４４の内側形状での長さよりも長くなるように形成されてもよい。

また、各磁束誘導部材４９は、その上面が路面上に露出するように道路内に埋め込まれる。しかしながら、各磁束誘導部材４９は、その上面が路面には露出しないように道路内に埋め込まれてもよい。したがって、磁束誘導部材４９は、少なくとも部分的に地中に埋め込まれているといえる。

本実施形態によれば、磁束誘導部材４９を設けることにより、送電コイル４４によって生成された磁束が上方へ、よって車両５の受電コイル２２へ向かうようになる。このため、送電コイル４４によって生成された磁束が受電コイル２２の内側を通りやすくなる。また、磁束誘導部材４９を設置するにあたって送電側コイルユニット４６と磁束誘導部材４９との間にラバーシート４８が設けられることにより、設置の際に送電側コイルユニット４６が損傷することが抑制される。

なお、ラバーシート４８は、必ずしも送電側コイルユニット４６の上面全面に亘って設けられなくてもよく、送電側コイルユニット４６の上面のうちの一部の領域に設けられてもよい。したがって、ラバーシート４８は、例えば、磁束誘導部材４９が設けられる領域においてのみ、送電側コイルユニット４６の上面上に設けられてもよい。

また、上記実施形態では、送電装置３２には、３つの磁束誘導部材４９が設けられているが、１つのみが設けられてもよい。この場合には、例えば、送電コイル４４の軸線方向に見たときに、磁束誘導部材４９は送電コイル４４の内側に配置される。或いは、送電装置３２には、３つの磁束誘導部材４９が設けられてもよい。この場合には、例えば、送電コイル４４の軸線方向に見たときに、２つの磁束誘導部材４９は共に送電コイル４４の外側に配置される。

以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。

１ 地上給電装置
５ 車両
１４ 受電装置
２１ 受電側共振回路
２２ 受電コイル
３２ 送電装置
４３ 送電側共振回路
４４ 送電コイル
５１ 第１磁性部材
５２ 第２磁性部材
５３ 横部材
５４ 縦部材

Claims (16)

1. 車両に設けられて地上給電装置から受電する受電装置であって、
   地面に対して角度をもって延びる軸線を有する受電コイルと、
   前記受電コイルに対して地面側に配置された非導電性及び磁性を有する第１部材と、
   前記受電コイルに対して地面側とは反対側に配置された非導電性及び磁性を有する第２部材と、を有し、
   前記第２部材は、前記車両の幅方向に前記受電コイルを越えて延びる横部材を有し、
   前記第１部材と前記第２部材とは、前記受電コイルの軸線方向に見たときに、前記受電コイルの内側で重なるように配置される、受電装置。
2. 前記第１部材と前記第２部材とは、前記受電コイルの軸線方向に見たときに、前記受電コイルの外側で重ならないように配置される、請求項１に記載の受電装置。
3. 前記第１部材は、前記車両の前後方向に前記受電コイルを越えて延びる、請求項１又は２に記載の受電装置。
4. 前記車両の前後方向における前記第１部材の長さは、前記地上給電装置の送電コイル上に通常の態様で位置する前記車両の前後方向における前記送電コイルの長さの半分以上であって２倍以下である、請求項３に記載の受電装置。
5. 前記車両の幅方向における前記第１部材の長さは、前記車両の幅方向における前記受電コイルの長さ以下である、請求項３に記載の受電装置。
6. 前記受電コイルの外側に且つ前記受電コイルの軸線方向において前記第１部材と前記第２部材との間に、非磁性体が配置される、請求項１又は２に記載の受電装置。
7. 前記非磁性体は、前記受電コイルの軸線方向に見たときに、少なくとも部分的に前記第１部材及び前記第２部材の少なくともいずれか一方と重なるように配置される、請求項６に記載の受電装置。
8. 前記非磁性体は、前記受電コイルに隣接して配置される、請求項６に記載の受電装置。
9. 前記第２部材は、前記横部材の両端にそれぞれ結合された縦部材を有し、
   前記縦部材は、それぞれ前記横部材に比べて前記車両の前後方向に突出するように延びる、請求項１に記載の受電装置。
10. 車両に設けられて地上給電装置から受電する受電装置であって、
    地面に対して角度をもって延びる軸線を有する受電コイルと、
    前記受電コイルに対して地面側とは反対側に配置された非導電性及び磁性を有する磁性部材と、を有し、
    前記磁性部材は、前記車両の幅方向に前記受電コイルを越えて延びる横部材と、該横部材の両端にそれぞれ結合された縦部材と、を有し、
    前記縦部材は、それぞれ前記横部材に比べて前記車両の前後方向に突出するように延び、
    前記横部材は、前記受電コイルの軸線方向に見たときに、前記受電コイルの内側と重なるように配置される、受電装置。
11. 前記車両の前後方向における前記縦部材の長さは、前記地上給電装置の送電コイル上に通常の態様で位置する前記車両の前後方向における前記送電コイルの長さの２倍以下である、請求項９又は１０に記載の受電装置。
12. 前記縦部材間の間隔は、前記地上給電装置の送電コイル上に通常の態様で位置する前記車両の幅方向おける前記送電コイルの長さ以上である、請求項９又は１０に記載の受電装置。
13. 前記車両の前後方向における前記横部材の長さは、前記車両の前後方向における前記受電コイルの長さ以下である、請求項１又は１０に記載の受電装置。
14. 前記受電コイルは、その外形が前記地上給電装置の送電コイルの外形よりも小さい、請求項１又は１０に記載の受電装置。
15. 請求項１又は１０に記載の受電装置と、送電コイルを有する地上給電装置と、を有する非接触給電システムであって、
    前記送電コイルは、前記地上給電装置の送電コイル上に通常の態様で位置する前記車両の前後方向の長さが、前記車両の幅方向における長さよりも長くなるように形成される、非接触給電システム。
16. 前記地上給電装置は、前記送電コイルよりも上方に少なくとも部分的に地中に埋め込まれた磁性を有する磁束誘導部材を更に有する、請求項１５に記載の非接触給電システム。