特許 6096266 電力伝送装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6096266

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】電力伝送装置

(51)【国際特許分類】

   H01F 38/14 20060101AFI20170306BHJP

   H01F 27/36 20060101ALI20170306BHJP

   H02J 50/10 20160101ALI20170306BHJP

【ＦＩ】

   H01F38/14

   H01F27/36 A

   H02J50/10

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-219604(P2015-219604)

(22)【出願日】2015年11月9日

(62)【分割の表示】特願2014-503365(P2014-503365)の分割

【原出願日】2012年3月7日

(65)【公開番号】特開2016-42593(P2016-42593A)

(43)【公開日】2016年3月31日

【審査請求日】2015年11月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005016

【氏名又は名称】パイオニア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104765

【弁理士】

【氏名又は名称】江上 達夫

(74)【代理人】

【識別番号】100107331

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 聡延

(72)【発明者】

【氏名】柴田 晃司

【審査官】 池田 安希子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０５４４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５４０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０９８４１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０９−１４９５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２０８８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８７３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５３０６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０２９４１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ３８／１４

Ｈ０１Ｆ ２７／３６

Ｈ０２Ｊ ５０／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空間を隔てて対向する受電アンテナに向けて電磁波を放射する送電アンテナと、
前記送電アンテナの下方の少なくとも一部を覆う遮蔽部材を含んで構成され、前記送電アンテナの周囲の少なくとも一部を覆うことで前記電磁波の外部への漏洩を抑制する遮蔽部と、
を備え、
前記遮蔽部材は、前記電磁波の非放射時の少なくとも一部の期間に、前記下方の少なくとも一部を覆わない位置に移動する
ことを特徴とする電力伝送装置。

【請求項2】

前記遮蔽部材は、前記送電アンテナの送電面に垂直な方向に沿う方向に伸縮可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力伝送装置。

【請求項3】

前記遮蔽部材は、前記下方の少なくとも一部を覆う位置と前記下方の少なくとも一部を覆わない位置とに、開閉可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力伝送装置。

【請求項4】

前記送電アンテナの送電面の前方に、前記送電面に対向するように配置され、非導電性部材により構成された非導電性部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電力伝送装置。

【請求項5】

前記遮蔽部の少なくとも一部が前記受電アンテナを備える受電装置に接触したことを条件に、前記遮蔽部材が、前記下方の少なくとも一部を覆う位置をとるように、前記遮蔽部材の移動を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力伝送装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非接触で電力を供給可能な電力伝送装置の技術分野に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の装置として、例えば、電気自動車の後部に搭載された受電アンテナと水平対向するように配置される送電アンテナを備える非接触電力伝送装置が提案されている（非特許文献１参照）。

【0003】

或いは、軌道の一方の側に設けられた一次給電線から、該軌道上を移動するロボットに設けられた二次巻線に対して非接触で電力を供給する装置が提案されている。ここでは特に、外部からの異物の挿入を防止したり、電磁波の放射量を抑制したりするために、一次給電線と二次巻線とを取り囲むように側板が設けられていることが記載されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３−３１９５０４号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】YOKOI, Yuiko, et al., ”DEVELOPMENT OF KW CLASS WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEM FOR EV USING MAGNETIC RESONANT METHOD,” 1st International Electric Vehicle Technology Conference 2011, Society of Automotive Engineers of Japan, Inc., Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan, May 17-19, 2011.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、非特許文献１に記載の技術では、電気自動車を操縦して、受電アンテナと送電アンテナとの間の距離を適切にすることが困難である可能性があるという技術的問題点がある。また、特許文献１に記載の技術は、電気自動車等の車両に適用することが極めて困難であるという技術的問題点がある。

【0007】

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、送電アンテナから放射される電磁波の外部への漏洩を抑制しつつ、異物が入り込むことを防止することができる電力伝送装置を提案することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の電力伝送装置は、上記課題を解決するために、空間を隔てて対向する受電アンテナに向けて電磁波を放射する送電アンテナと、前記送電アンテナの下方の少なくとも一部を覆う遮蔽部材を含んで構成され、前記送電アンテナの周囲の少なくとも一部を覆うことで前記電磁波の外部への漏洩を抑制する遮蔽部と、を備え、前記遮蔽部材は、前記電磁波の非放射時の少なくとも一部の期間に、前記下方の少なくとも一部を覆わない位置に移動する。

【0009】

本発明の電力伝送装置によれば、送電アンテナは、該送電アンテナと空間を隔てて対向する受電アンテナに向けて電磁波を放射する。これにより、送電アンテナ及び受電アンテナ間において非接触で電力伝送が行われる。

【0010】

遮蔽部は、送電アンテナの周囲の少なくとも一部を覆い、送電アンテナからの電磁波の外部への漏洩を抑制する。遮蔽部は、送電アンテナの下方の少なくとも一部を覆う遮蔽部材を有する。遮蔽部材は、電磁波の非放射時の少なくとも一部の期間に、送電アンテナの下方の少なくとも一部を覆わない位置に移動する。尚、遮蔽部は、電磁波を遮蔽する限りにおいて、網状や格子状等であってもよい。

【0011】

ここで、本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、電磁波の漏洩を抑制するために、少なくとも送電アンテナの周囲に、例えばアルミニウム等の金属により形成された筒状の覆いを設置する技術が提案されている。しかしながら、受電アンテナが存在しない場合には、該筒状の覆いの一方が開口しているため、該筒状の覆いの中に、例えば空き缶等の異物が入り込む可能性がある。ユーザが、該異物に気づかずに、電力伝送を開始した場合、該異物に起因して不具合が生じる可能性がある。

【0012】

しかるに本発明では、送電アンテナから電磁波が放射されている時には、遮蔽部により送電アンテナの周囲の少なくとも一部が覆われる。他方で、送電アンテナから電磁波が放射されていない時の少なくとも一部の期間に、送電アンテナの下方の少なくとも一部が遮蔽部により覆われない。このため、送電アンテナから電磁波が放射されていない時に、遮蔽部の中に異物が入り込んできたとしても、重力の影響により、送電アンテナの下方の少なくとも一部から、該入り込んできた異物が排出される。

【0013】

この結果、本発明の電力伝送装置によれば、送電アンテナからの電磁波の外部への漏洩を抑制しつつ、異物の残留を防止することができる。

【0014】

本発明の電力伝送装置の一態様では、前記遮蔽部材は、前記送電アンテナの送電面に垂直な方向に沿う方向に伸縮可能に構成されている。

【0015】

或いは、本発明の電力伝送装置の他の態様では、前記遮蔽部材は、前記下方の少なくとも一部を覆う位置と前記下方の少なくとも一部を覆わない位置とに、開閉可能に構成されている。

【0016】

このように構成すれば、当該電力伝送装置の小型化を図ることができると共に、異物が入り込むことを効果的に抑制することができる。

【0017】

本発明の電力伝送装置の他の態様では、当該電力伝送装置は、前記送電アンテナの送電面の前方に、前記送電面に対向するように配置され、非導電性部材により構成された非導電性部を更に備える。

【0018】

このように構成すれば、異物が入り込むことを効果的に抑制することができ、実用上非常に有利である。

【0019】

本発明の電力伝送装置の他の態様では、前記遮蔽部の少なくとも一部が前記受電アンテナを備える受電装置に接触したことを条件に、前記遮蔽部材が、前記下方の少なくとも一部を覆う位置をとるように、前記遮蔽部材の移動を制御する制御手段を更に備える。

【0020】

この態様によれば、送電アンテナから電磁波が放射されるときに、送電アンテナからの電磁波の外部への漏洩を抑制することができる。また、送電アンテナから電磁波が放射されていないときに異物の残留を防止することができる。

【0023】

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】実施形態に係る電力伝送装置の構成を示すブロック図である。

【図2】実施形態に係る送電アンテナの遮蔽部の構成を示す斜視図である。

【図3】実施形態に係る送電制御処理を示すフローチャートである。

【図4】実施形態の第１変形例に係る送電アンテナの遮蔽部の構成を示す斜視図である。

【図5】実施形態の第２変形例に係る送電アンテナの遮蔽部の構成を示す斜視図である。

【図6】実施形態の第３変形例に係る送電アンテナの遮蔽部の構成を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の電力伝送装置に係る実施形態について、図面に基づいて説明する。

【0026】

実施形態に係る電力伝送装置の構成について、図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係る電力伝送装置の構成を示すブロック図である。

【0027】

図１において、電力伝送装置１００は、制御・通信部１０１、送電アンテナ１０２、送電装置１０３、電源装置１０４、第１遮蔽部１１１及び第２遮蔽部１１２を備えて構成されている。

【0028】

他方、例えば電気自動車等である車両１に搭載された受電装置２００は、制御・通信部２０１、受電アンテナ２０２、整流器２０３、コンバータ２０４及びバッテリ２０５を備えて構成されている。

【0029】

送電アンテナ１０２の送電面１０２ａは、地面に垂直な方向に沿っている。受電アンテナ２０２の受電面も地面に垂直な方向に沿っており、送電アンテナ１０２及び受電アンテナ２０２間において電力の授受が行われる際には、送電アンテナ１０２及び受電アンテナン２０２は、水平対向に配置される。

【0030】

制御・通信部１０１及び制御・通信部２０１は、電力が送電される際に、例えば認証や、電力等に係る情報の送受信を、実施すると共に、受信した電力等に係る情報に基づいて、電力伝送装置１００及び受電装置２００を夫々制御する。

【0031】

尚、電力伝送装置１００及び受電装置２００間における電力伝送は、磁界共鳴方式により実施されることが望ましい。これは、磁界共鳴方式には、送電アンテナ１０２と受電アンテナ２０２とが正確に対向していない場合であっても、伝送効率の低下が比較的少ないという特徴があるからである。

【0032】

図１に示すように、受電アンテナ２０２が車両１の後部に配置されている場合、例えば車両１の積載重量等により車高が変化することに伴い、受電アンテナ２０２の高さ方向の位置が変化する。この場合に、送電アンテナ１０２と受電アンテナ２０２とを精度良く位置合わせしなければならないとすると、ユーザの負担が著しく大きくなる。しかるに、磁界共鳴方式を用いれば、位置合わせに係るユーザの負担を軽減することができ、実用上非常に有利である。

【0033】

第１遮蔽部１１１は、送電アンテナ１０２の下方の少なくとも一部を除いて、該送電アンテナ１０２の周囲を覆うと共に、電磁波（電磁界）を遮蔽する。他方、第２遮蔽部１１２は、電力の送電時に、送電アンテナ１０２の周囲のうち、第１遮蔽部１１１により覆われていない部分を少なくとも覆うと共に、電磁波を遮蔽する。つまり、送電アンテナ１０２の下方の少なくとも一部は、電力の送電時以外は、覆われていないこととなる（図２（ｂ）参照）。

【0034】

ここで、例えば図２（ａ）に示す遮蔽部３００のように、送電アンテナ１０２の周囲が常に覆われているとすると、外部から飛び込んできた異物（例えば空缶等の金属等）が、遮蔽部３００の内部に留まり、ユーザが該異物に気付かずに電力の送電を開始してしまうと、例えば異物が発熱等することにより、電力伝送装置１００に影響を及ぼす可能性がある。

【0035】

他方、本実施形態では、上述の如く、送電アンテナ１０２の下方の少なくとも一部は、電力の送電時以外は、覆われていないので、外部から飛び込んできた異物は、第１遮蔽部１１１の下方から落下することとなる。つまり、本実施形態に係る第１遮蔽部１１１及び第２遮蔽部１１２は、異物が遮蔽部の内部に留まることを防止することができる。この結果、異物に起因する不具合を防止することができる。

【0036】

尚、第１遮蔽部１１１及び第２遮蔽部１１２は、例えばアルミニウム等の金属材料により形成されていてもよいし、例えば絶縁材料により形成された覆いの内側に磁性体が貼り付けられることにより形成されてもよい。

【0037】

第１遮蔽部１１１の送電面１０２ａに垂直な方向に沿う方向（図２における“Ｘ軸”方向）の長さは、電力の送電時に、送電アンテナ１０２及び受電アンテナ２０２間の伝送効率が所定値以上となるように設定されている。このように構成すれば、例えば車両１の後部が第１遮蔽部１１１の端部に接触するように、該車両１を駐車させるだけで、送電アンテナ１０２及び受電アンテナ２０２間の距離を適切な距離にすることができる。

【0038】

また、第１遮蔽部１１１と第２遮蔽部１１２とで形成される開口部（即ち、第１遮蔽部１１１及び第２遮蔽部１１２各々の車両１側の端部）の大きさを、送電アンテナ１０２の送電面１０２ａの大きさよりも大きくすれば、位置合わせに係るユーザの負担を軽減することができ、実用上非常に有利である。

【0039】

次に、電力伝送装置１００の制御・通信部１０１が実施する送電制御処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。

【0040】

図３において、制御・通信部１０１は、第１遮蔽部１１１が受信部（つまり、車両１の後部等）に接触しているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。尚、第１遮蔽部１１１が受信部に接触しているか否かは、例えば感圧センサ等により第１遮蔽部１１１に加わる圧力を検出すること等により判定すればよい。

【0041】

第１遮蔽部１１１が受信部に接触していないと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、制御・通信部１０１は、ステップＳ１０１の処理を再度実施する。他方、第１遮蔽部１１１が受信部に接触していると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、制御・通信部１０１は、第２遮蔽部１１２がスライドされたか否か（つまり、第２遮蔽部１１２により送電アンテナ１０２を覆ったか否か）を判定する（ステップＳ１０２）。

【0042】

第２遮蔽部１１２がスライドされていないと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、制御・通信部１０１は、ステップＳ１０２の処理を再度実施する。他方、第２遮蔽部１１２がスライドされたと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、制御・通信部１０１は、電力を送電するように、送電装置１０３等を制御する（ステップＳ１０３）。

【0043】

＜第１変形例＞
次に、実施形態の第１変形例について、図４を参照して説明する。図４は、実施形態の第１変形例に係る送電アンテナの遮蔽部の構成を示す斜視図である。

【0044】

第１変形例では、第２遮蔽部１１２が、電力伝送装置１００の筐体に格納されており、電力の送電時に、図４に示すように、第２遮蔽部１１２が該筐体の外部にせり出すように構成されている。

【0045】

＜第２変形例＞
次に、実施形態の第２変形例について、図５を参照して説明する。図５は、実施形態の第２変形例に係る送電アンテナの遮蔽部の構成を示す斜視図である。

【0046】

第２変形例では、第１遮蔽部１１１が、第１の部分１１１ａと、第２の部分１１１ｂとにより構成されている。そして、電力の送電時ではない時には、第２の部分１１１ｂが第１の部分１１１ａに重なるようにスライドするように構成されている。尚、第２の部分１１１ｂは、スライド式に限らず、折りたたみ式であってもよい。

【0047】

＜第３変形例＞
次に、実施形態の第３変形例について、図６を参照して説明する。図６は、実施形態の第３変形例に係る送電アンテナの遮蔽部の構成を示す斜視図である。

【0048】

第３変形例では、電力伝送装置１００は、送電アンテナ１０２の送電面１０２ａに対向するように配置され、非導電性材料により構成された非導電性部１１３を更に備えて構成されている。このように構成すれば、外部からの異物の侵入を防止することができる。尚、この場合、第２遮蔽部１１２は、常に、送電アンテナ１０２を覆っていてよい。

【0049】

上述した実施形態では、遮蔽部が送電側に（即ち、電力電送装置１００に）設けられている例を挙げたが、該遮蔽部は、受電装置２００に設けられていてもよい。

【0050】

上述した実施形態では、本発明の電力電送装置が、例えば電気自動車等の車両１に搭載されたバッテリ２０５の充電装置として用いられた場合を一例として挙げたが、本発明の電力電送装置は、例えば、オーディオ・ビジュアル機器や家電製品等に搭載されるバッテリ等の充電装置等としても適用可能である。

【0051】

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電力伝送装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0052】

１…車両、１００…電力伝送装置、１０１、２０１…制御・通信部、１０２…送電アンテナ、１０３…送電装置、１０４…電源装置、１１１…第１遮蔽部、１１２…第２遮蔽部、１１３…非導電性部、２００…受電装置、２０２…受電アンテナ、２０３…整流器、２０４…コンバータ、２０５…バッテリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】