JP6324362B2

JP6324362B2 - ワイヤレス伝送装置

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Publication number: JP6324362B2
Application number: JP2015227364A
Authority: JP
Inventors: 曜 ▲柳▼田; 貴弘中原; アントニーガフ
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2018-05-16
Anticipated expiration: 2035-11-20
Also published as: JP2017099089A; US10056788B2; DE102016221323A1; US20170149288A1

Description

本発明は、ワイヤレス伝送装置に関する。

従来のワイヤレス給電システムとして、例えば、特許文献１には、乗物本体に設けられた電源と、乗物本体のパネルに設けられ且つ電源に接続された電力供給手段と、電力供給手段からの電力を受け取る電力受取手段と、電力受取手段からの電力で動作する補助電子装置を備える乗物用補助電子装置への電力供給装置が開示されている。そして、この電力供給装置において、電力供給手段は、電源からの電力を高周波に変換する変換手段と、変換手段からの高周波が供給される一次コイルを備え、電力受取手段は、一次コイルからの高周波を受け取る二次コイルを備え、補助電子装置の電源は二次コイルの高周波による電力を受けて動作可能に設けられている。

特開平９−１８２３２４号公報

ところで、上述の特許文献１に記載の電力供給装置は、例えば、コイルと共に共振回路を構成する共振コンデンサ群を備える場合があるが、大電力で導通する場合、耐熱性能の向上の点で更なる改善の余地がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、耐熱性能を向上することができるワイヤレス伝送装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るワイヤレス伝送装置は、磁界を発生させるコイルと、前記コイルと電気的に接続され電力を蓄電可能であり前記コイルを介して電力を伝送する際に当該コイルと共に電力伝送周波数に応じた共振回路を構成する共振蓄電素子モジュールとを備え、前記共振蓄電素子モジュールは、第１電線及び当該第１電線より通電時の発熱量が大きい第２電線が接続される基板と、前記基板に実装される複数の蓄電素子とを有し、隣接する前記蓄電素子同士の間隔が、前記基板における前記第１電線との接続部位側より前記基板における前記第２電線との接続部位側の方が広いことを特徴とする。

また、上記ワイヤレス伝送装置では、前記共振蓄電素子モジュールは、前記基板の中央部に前記蓄電素子が実装されていない領域を有するものとすることができる。

また、上記ワイヤレス伝送装置では、前記共振蓄電素子モジュールは、前記基板の第１の実装面と当該第１の実装面の背面側の第２の実装面とに前記蓄電素子が実装され、前記第１の実装面における前記蓄電素子と前記第２の実装面における前記蓄電素子とが前記基板の表裏で重ならないように配置されるものとすることができる。

また、上記ワイヤレス伝送装置では、前記基板の前記蓄電素子が実装されていない領域に設けられ、前記共振蓄電素子モジュールと前記コイルとを収容する筐体を補強する支柱を備え、前記支柱は、前記基板より熱伝導性のよい材料で構成されるものとすることができる。

本発明に係るワイヤレス伝送装置は、基板に実装される蓄電素子同士の間隔が、基板における第１電線との接続部位側より、発熱量が相対的に大きい第２電線との接続部位側の方が広いことから、発熱量が相対的に大きい第２電線との接続部位側の蓄電素子同士の間隔を広くすることができるので、当該第２電線との接続部位側での熱こもりを抑制することができる。この結果、ワイヤレス伝送装置は、耐熱性能を向上することができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態１に係るワイヤレス給電システムの概略構成を表すブロック図である。図２は、実施形態１に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールの概略構成を表す模式的な分解斜視図である。図３は、実施形態１に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールの概略構成を表す模式的なブロック図である。図４は、実施形態１に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールの概略構成を表す模式的な平面図である。図５は、実施形態１に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールの概略構成を表す長辺側の側面図である。図６は、実施形態１に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールにおける耐熱性能を説明するための線図である。図７は、実施形態１に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールにおける耐熱性能を説明するための線図である。図８は、実施形態２に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールの概略構成を表す模式的な平面図である。図９は、実施形態２に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールにおける耐熱性能を説明するための線図である。図１０は、実施形態３に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールの基板の表裏を模式的に表した模式図である。図１１は、実施形態３に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールの概略構成を表す長辺側の側面図である。図１２は、実施形態３に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールの概略構成を表す短辺側の側面図である。図１３は、実施形態３に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールにおける耐熱性能を説明するための線図である。図１４は、変形例に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールの基板の表裏を模式的に表した模式図である。図１５は、変形例に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールの概略構成を表す短辺側の側面図である。図１６は、変形例に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールの基板の表裏を模式的に表した模式図である。図１７は、変形例に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールの基板の表裏を模式的に表した模式図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係るワイヤレス給電システムの概略構成を表すブロック図である。図２は、実施形態１に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールの概略構成を表す模式的な分解斜視図である。図３は、実施形態１に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールの概略構成を表す模式的なブロック図である。図４は、実施形態１に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールの概略構成を表す模式的な平面図である。図５は、実施形態１に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールの概略構成を表す長辺側の側面図である。図６、図７は、実施形態１に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールにおける耐熱性能を説明するための線図である。

図１に示す本実施形態に係るワイヤレス給電システム１は、電源２１からの電力を種々の電気負荷３３に伝送する際に、少なくとも一部分をワイヤレスで伝送する非接触給電システムである。本実施形態のワイヤレス給電システム１は、例えば、車両等に搭載され、当該車両の車内に配置される種々の電気負荷３３との間の電気的な接続をワイヤレス化し、非接触電力伝送とするものである。

具体的には、ワイヤレス給電システム１は、ワイヤレス伝送装置としての送電装置２と、ワイヤレス伝送装置としての受電装置３とを備える。

送電装置２は、電源２１と、共振蓄電素子モジュールとしての共振コンデンサモジュール２２と、送電コイル２３とを含んで構成される。電源２１は、例えば、車両外に設置された電源によって高周波電力を生成して、共振コンデンサモジュール２２、送電コイル２３に供給する。共振コンデンサモジュール２２、送電コイル２３は、電源２１に対して直列で電気的に接続される。共振コンデンサモジュール２２は、一方の端子が電源２１の陽極（＋）と電気的に接続され、他方の端子が送電コイル２３の一方の端子と電気的に接続される。送電コイル２３は、他方の端子が電源２１の陰極（−）と電気的に接続される。電源２１は、陰極（−）が接地される。送電コイル２３は、磁界を発生させるものである。共振コンデンサモジュール２２は、送電コイル２３と電気的に接続され電力を蓄電可能である。共振コンデンサモジュール２２は、送電コイル２３を介して電力を伝送する際に当該送電コイル２３と共に予め定められた電力伝送周波数（共振周波数）に応じた共振回路（ＬＣ共振回路）２４を構成する。共振回路２４は、電力伝送周波数で振動する電力を蓄えることができる。ここでは、共振コンデンサモジュール２２は、送電コイル２３に対して直列接続されているが、並列接続であってもよい。なお、共振コンデンサモジュール２２の構成については、後で詳細に説明する。

受電装置３は、受電コイル３１と、共振蓄電素子モジュールとしての共振コンデンサモジュール３２と、電気負荷３３とを含んで構成される。受電コイル３１、共振コンデンサモジュール３２、電気負荷３３は、直列で電気的に接続される。受電コイル３１は、一方の端子が共振コンデンサモジュール３２の一方の端子と電気的に接続される。共振コンデンサモジュール３２は、他方の端子が電気負荷３３の一方の端子と電気的に接続される。電気負荷３３は、他方の端子が受電コイル３１の他方の端子と電気的に接続される。電気負荷３３は、ワイヤレス給電システム１から供給された電力を消費して駆動する種々の電気機器であり、複数が直列、あるいは、並列で接続されてもよい。受電コイル３１は、他方の端子が接地される。受電コイル３１は、磁界を発生させるものである。共振コンデンサモジュール３２は、受電コイル３１と電気的に接続され電力を蓄電可能である。共振コンデンサモジュール３２は、受電コイル３１を介して電力を伝送する際に当該受電コイル３１と共に予め定められた電力伝送周波数（共振周波数）に応じた共振回路（ＬＣ共振回路）３４を構成する。共振回路３４は、電力伝送周波数で振動する電力を蓄えることができる。ここでは、共振コンデンサモジュール３２は、受電コイル３１に対して直列接続されているが、並列接続であってもよい。なお、共振コンデンサモジュール３２の構成については、後で詳細に説明する。

送電装置２の送電コイル２３は、電源２１から供給された電力を受電コイル３１に伝送する。受電装置３の受電コイル３１は、送電コイル２３からの電力を非接触で受電する。一対の送電コイル２３と受電コイル３１とは、例えば、ともに渦巻き状、あるいは、螺旋状に巻かれた導体コイルによって構成され、軸方向に互いに対向することで、１組の非接触給電用トランス４を構成する。非接触給電用トランス４は、例えば、電磁界共鳴方式（磁界結合方式）によって送電コイル２３から受電コイル３１に非接触で電力を伝送することができる。ここで、電磁界共鳴方式とは、送電コイル２３に交流電流を流すことで送電コイル２３と受電コイル３１とを特定の電力伝送周波数で共鳴させ、当該電磁界の共鳴現象を用いて送電コイル２３から受電コイル３１に電力を伝送する方式である。

より詳細には、非接触給電用トランス４は、送電コイル２３から受電コイル３１に電力を伝送する場合、送電コイル２３と受電コイル３１とが軸方向に互いに間隔をあけて対向した状態で、電源２１から電力伝送周波数に応じた高周波数の交流電流が送電コイル２３に供給される。非接触給電用トランス４は、送電コイル２３に交流電流が供給されると、例えば、送電コイル２３と受電コイル３１とが電磁結合し、送電コイル２３からの電力が電磁界共鳴により非接触で受電コイル３１に受電される。受電コイル３１が受電した電力は、電気負荷３３で利用される。なお、ワイヤレス給電システム１は、受電コイル３１と電気負荷３３との間に整流平滑回路等が介在していてもよい。

そして、本実施形態の共振コンデンサモジュール２２、３２は、図２、図３、図４、図５に示すように、基板６と、基板６に実装される複数の蓄電素子としての複数のコンデンサ素子Ｃとを有し、複数のコンデンサ素子Ｃが所定の配列で基板６に実装されることで、耐熱性能の向上を図っている。

なお、共振コンデンサモジュール２２と共振コンデンサモジュール３２とは、厳密に言えば、コンデンサ素子Ｃの数や容量が異なる場合があるが、ほぼ同等の構成であるので以下では共通の構成として説明する。以下の説明では、共振コンデンサモジュール２２、共振コンデンサモジュール３２を特に区別して説明する必要がない場合には、単に共振コンデンサモジュール５という。また、送電コイル２３、受電コイル３１を特に区別して説明する必要がない場合には、単にコイル７という。

基板６は、図２に示すように、複数のコンデンサ素子Ｃが実装されるものである。基板６は、複数のコンデンサ素子Ｃを電気的に接続する回路を構成する。基板６は、例えば、絶縁性の樹脂材料からなる絶縁基板の表面（実装面）に、銅等の導電性の材料によって配線パターン（プリントパターン）が印刷されたいわゆるプリント回路基板（ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄ：ＰＣＢ）、導電性の金属材料からなるバスバ、当該バスバを絶縁性の樹脂材料で被覆したバスバプレート等を用いることができる。本実施形態の基板６は、長方形板状に形成され、一方の主面に複数のコンデンサ素子Ｃが実装される実装面６ａが形成される（図５も参照）。

そして、基板６は、第１電線としてのリッツ線８１、及び、第２電線としての寄り線８２が接続される。リッツ線８１は、断面形状等の相違から相対的に低抵抗であり、寄り線８２より通電時の発熱量が小さい電線である。ここでは、リッツ線８１は、コイル７を構成する電線である。一方、寄り線８２は、断面形状等の相違から相対的に高抵抗であり、リッツ線８１より通電時の発熱量が大きい電線である。ここでは、寄り線８２は、基板６と電源２１とを電気的に接続する電線、あるいは、基板６と電気負荷３３とを電気的に接続する電線等のいわゆる一般電線である。リッツ線８１は、一端が接続部位としての接続端子６１を介して基板６と電気的に接続される。寄り線８２は、一端が接続部位としての接続端子６２を介して基板６と電気的に接続される。接続端子６１と接続端子６２とは、長方形板状に形成された基板６の短辺にそれぞれ１つずつ電気的に接続され、長辺方向に沿って互いに対向する。

なおここでは、基板６を含む共振コンデンサモジュール５とコイル７とは、コイルケース９１と蓋体９２とによって構成される略直方体箱状の筐体９内に一緒に収容されている。共振コンデンサモジュール５は、筐体９内において、コイル７の中心部付近に配置される。リッツ線８１、寄り線８２は、接続端子６１、６２とは反対側の端部側が筐体９から引き出され各部に電気的に接続される。ここでは、リッツ線８１は、ノードＮを介して寄り線８３と電気的に接続され当該寄り線８３が各部に電気的に接続される。

複数のコンデンサ素子Ｃは、基板６の実装面６ａに実装される。各コンデンサ素子Ｃは、いわゆるセラミックコンデンサでもよいしフィルムコンデンサでもよい。本実施形態の複数のコンデンサ素子Ｃは、大電流、大電圧に耐えるべく、直列と並列とで相互に接続された素子アレイを構成して基板６に実装される。ここでは一例として、共振コンデンサモジュール５は、図３に示すように、複数のコンデンサ素子Ｃが直列接続されることで直列群５１を構成し、複数の直列群５１が並列接続されることで構成される。

そして、本実施形態の共振コンデンサモジュール５は、図４、図５に示すように、基板６の実装面６ａ上にて、隣接するコンデンサ素子Ｃ同士の間隔が、基板６におけるリッツ線８１との接続端子６１側より基板６における寄り線８２との接続端子６２側の方が広くなるように、各コンデンサ素子Ｃが配置されている。

ここでは、複数のコンデンサ素子Ｃは、基板６の長辺方向に沿って６つ、基板６の短辺方向に沿ってそれぞれ３つ、合計１８個が実装面６ａに実装されている。そして、この共振コンデンサモジュール５は、複数のコンデンサ素子Ｃのうち接続端子６２側に設けられた９つのコンデンサ素子Ｃの長辺方向に沿った間隔Ｄ１が、複数のコンデンサ素子Ｃのうち接続端子６１側に設けられた残りの９つのコンデンサ素子Ｃの長辺方向に沿った間隔Ｄ２よりも広く設定されている。なおここでは、複数のコンデンサ素子Ｃの短辺方向に沿った間隔は、いずれも同等であるものとして図示しているが、短辺方向の間隔も間隔Ｄ１、Ｄ２と同様に、接続端子６２側に設けられた９つのコンデンサ素子Ｃの短辺方向に沿った間隔が、接続端子６１側に設けられた残りの９つのコンデンサ素子Ｃの短辺方向に沿った間隔よりも広く設定されていてもよい。

以上で説明した送電装置２、受電装置３によれば、磁界を発生させる送電コイル２３、受電コイル３１と、送電コイル２３、受電コイル３１と電気的に接続され電力を蓄電可能であり送電コイル２３、受電コイル３１を介して電力を伝送する際に当該送電コイル２３、受電コイル３１と共に電力伝送周波数に応じた共振回路２４、３４を構成する共振コンデンサモジュール２２、３２とを備え、共振コンデンサモジュール２２、３２は、リッツ線８１及び当該リッツ線８１より通電時の発熱量が大きい寄り線８２が接続される基板６と、基板６に実装される複数のコンデンサ素子Ｃとを有し、隣接するコンデンサ素子Ｃ同士の間隔が、基板６におけるリッツ線８１との接続端子６１側より基板６における寄り線８２との接続端子６２側の方が広い。

したがって、送電装置２、受電装置３は、共振コンデンサモジュール２２、３２を構成する基板６において、発熱量が相対的に大きい寄り線８２との接続端子６２側のコンデンサ素子Ｃ同士の間隔Ｄ１を広くすることができるので、当該寄り線８２との接続端子６２側での熱こもりを抑制することができる。つまり、共振コンデンサモジュール２２、３２は、基板６において、当該基板６に接続される電線（リッツ線８１、寄り線８２）の発熱量の相違から基板６上の温度分布に温度差が発生する。この場合に、共振コンデンサモジュール２２、３２は、発熱量が相対的に大きい寄り線８２との接続端子６２側のコンデンサ素子Ｃ同士の間隔Ｄ１が相対的に広く設定されることで、当該接続端子６２側のコンデンサ素子Ｃの密集度合いが緩和され、基板６、コンデンサ素子Ｃが放熱するための空間部分を相対的に広く確保することができるので、当該接続端子６２側において基板６、コンデンサ素子Ｃが放熱しやすいようにすることができる。これにより、共振コンデンサモジュール２２、３２は、発熱量が相対的に大きい寄り線８２との接続端子６２側のコンデンサ素子Ｃの周囲の熱こもりを抑制することができる。この結果、送電装置２、受電装置３は、相対的に耐熱性能が低いコンデンサ素子Ｃに熱が作用しにくくすることができ、図６、図７に示すように、当該コンデンサ素子Ｃの温度上昇を相対的に抑制することができる。

ここで、図６は、リッツ線８１との接続端子６１側のコンデンサ素子Ｃの経時的な温度変化を表し、図７は、寄り線８２との接続端子６２側のコンデンサ素子Ｃの経時的な温度変化を表している。図６、図７は、横軸を時間軸［分］とし、縦軸をコンデンサ素子温度ΔＴ［℃］としている。図６、図７中、線Ｌｍａｘは、コンデンサ素子Ｃの耐熱温度を表し、線Ｌ１１、Ｌ２１は、各コンデンサ素子Ｃの間隔が均等である比較例に係る共振コンデンサモジュールにおけるコンデンサ素子Ｃの温度を表し、線Ｌ１２、Ｌ２２は、本実施形態に係る共振コンデンサモジュール２２、３２におけるコンデンサ素子Ｃの温度を表している。図６に示すように、リッツ線８１との接続端子６１側のコンデンサ素子Ｃは、比較例に係るコンデンサ素子Ｃの温度（線Ｌ１１）に対して、本実施形態に係るコンデンサ素子Ｃの温度（線Ｌ１２）がほぼ同等となっており、寄り線８２との接続端子６２側からの熱の影響をほとんど受けていないことが明らかである。そして、図７に示すように、寄り線８２との接続端子６２側のコンデンサ素子Ｃは、比較例に係るコンデンサ素子Ｃの温度（線Ｌ２１）に対して、本実施形態に係るコンデンサ素子Ｃの温度（線Ｌ２２）が低減されていることが明らかである。このように、この送電装置２、受電装置３は、相対的に耐熱性能が低いコンデンサ素子Ｃ、特に、発熱量が相対的に大きい寄り線８２との接続端子６２側のコンデンサ素子Ｃの温度上昇を相対的に抑制することができ、この結果、耐熱性能を向上することができる。

［実施形態２］
図８は、実施形態２に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールの概略構成を表す模式的な平面図である。図９は、実施形態２に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールにおける耐熱性能を説明するための線図である。実施形態２に係るワイヤレス伝送装置は、基板上での蓄電素子の配置が実施形態１とは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略する。また、実施形態１と共通の構成については適宜図１、図２等を参照する（以下、同様。）。

本実施形態に係るワイヤレス伝送装置としての送電装置２（図１等参照）、受電装置３（図１等参照）は、共振コンデンサモジュール５、２２、３２（図１等参照）にかえて図８に示す共振蓄電素子モジュールとしての共振コンデンサモジュール２０５を備える。なお、ここでは上記と同様に、送電装置２と受電装置３とにおいて、共振コンデンサモジュール２０５が共通の構成であるものとして説明する。

共振コンデンサモジュール２０５は、共振コンデンサモジュール５（図４参照）と同様に、リッツ線８１及び当該リッツ線８１より通電時の発熱量が大きい寄り線８２が接続される基板６と、基板６に実装される複数のコンデンサ素子Ｃとを有し、隣接するコンデンサ素子Ｃ同士の間隔が、基板６におけるリッツ線８１との接続端子６１側より基板６における寄り線８２との接続端子６２側の方が広い。

そして、本実施形態の共振コンデンサモジュール２０５は、さらに、基板６の中央部にコンデンサ素子Ｃが実装されていない余白領域２６３を有する。ここで、余白領域２６３が設けられる基板６の中央部とは、典型的には、基板６におけるリッツ線８１との接続端子６１と基板６における寄り線８２との接続端子６２との中間の領域であり、ここでは、長方形板状に形成された基板６の長辺方向の中央部である。より詳細には、余白領域２６３は、長辺方向に対して間隔Ｄ１をあけて隣接する接続端子６２側の９つのコンデンサ素子Ｃと、長辺方向に対して間隔Ｄ２をあけて隣接する接続端子６１側の９つのコンデンサ素子Ｃとの間に形成され、長辺方向に対して間隔Ｄ１よりも広い領域として形成される。

以上で説明した送電装置２、受電装置３は、共振コンデンサモジュール２０５を構成する基板６において、発熱量が相対的に大きい寄り線８２との接続端子６２側のコンデンサ素子Ｃ同士の間隔Ｄ１を広くすることができるので、当該寄り線８２との接続端子６２側での熱こもりを抑制することができ、この結果、耐熱性能を向上することができる。

さらに、以上で説明した送電装置２、受電装置３によれば、共振コンデンサモジュール２０５は、基板６の中央部にコンデンサ素子Ｃが実装されていない余白領域２６３を有する。したがって、送電装置２、受電装置３は、基板６の中央部にあえてコンデンサ素子Ｃを実装しない余白領域２６３を形成することで、熱がこもりやすい基板６の中央部のコンデンサ素子Ｃの密集度合いが緩和され、余白領域２６３によって基板６、コンデンサ素子Ｃが放熱するための空間部分を相対的に広く確保することができるので、基板６の中央部において基板６、コンデンサ素子Ｃが放熱しやすいようにすることができる。これにより、共振コンデンサモジュール２０５は、基板６の中央部において、熱こもりを抑制することができ、図９に示すように、相対的に耐熱性能が低いコンデンサ素子Ｃの温度上昇をさらに抑制することができる。

ここで、図９は、本実施形態のコンデンサ素子Ｃの経時的な温度変化を表している。図９は、横軸を時間軸［分］とし、縦軸をコンデンサ素子温度ΔＴ［℃］としている。図９中、線Ｌｍａｘは、コンデンサ素子Ｃの耐熱温度を表し、線Ｌ３１は、余白領域２６３を有さない比較例に係る共振コンデンサモジュールにおけるコンデンサ素子Ｃの温度を表し、線Ｌ３２は、本実施形態に係る共振コンデンサモジュール２０５におけるコンデンサ素子Ｃの温度を表している。図９に示すように、比較例に係るコンデンサ素子Ｃの温度（線Ｌ３１）に対して、本実施形態に係るコンデンサ素子Ｃの温度（線Ｌ３２）が低減されていることが明らかである。このように、この送電装置２、受電装置３は、基板６の中央部に余白領域２６３が設けられることで、コンデンサ素子Ｃの温度上昇をさらに抑制することができ、この結果、耐熱性能をさらに向上することができる。また、送電装置２、受電装置３は、例えば、図８に示すように、この余白領域２６３に筐体９を補強するための支柱２６４を設け、この支柱を熱伝導性のよい材料で構成するようにしてもよい。つまり、送電装置２、受電装置３は、基板６のコンデンサ素子Ｃが実装されていない領域である余白領域２６３に設けられ、共振コンデンサモジュール２０５とコイル７とを収容する筐体９を補強する支柱２６４を備え、支柱２６４は、基板６より熱伝導性のよい材料で構成されてもよい。これにより、送電装置２、受電装置３は、基板６の中央部においてさらに熱こもりを抑制することができる。

［実施形態３］
図１０は、実施形態３に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールの基板の表裏を模式的に表した模式図である。図１１は、実施形態３に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールの概略構成を表す長辺側の側面図である。図１２は、実施形態３に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールの概略構成を表す短辺側の側面図である。図１３は、実施形態３に係るワイヤレス給電システムの共振コンデンサモジュールにおける耐熱性能を説明するための線図である。実施形態３に係るワイヤレス伝送装置は、基板上での蓄電素子の配置が実施形態１とは異なる。

本実施形態に係るワイヤレス伝送装置としての送電装置２（図１等参照）、受電装置３（図１等参照）は、共振コンデンサモジュール５、２２、３２（図１等参照）にかえて図１０、図１１、図１２に示す共振蓄電素子モジュールとしての共振コンデンサモジュール３０５を備える。なお、ここでは上記と同様に、送電装置２と受電装置３とにおいて、共振コンデンサモジュール３０５が共通の構成であるものとして説明する。

共振コンデンサモジュール３０５は、共振コンデンサモジュール５（図４参照）と同様に、リッツ線８１及び当該リッツ線８１より通電時の発熱量が大きい寄り線８２が接続される基板６と、基板６に実装される複数のコンデンサ素子Ｃとを有し、隣接するコンデンサ素子Ｃ同士の間隔が、基板６におけるリッツ線８１との接続端子６１側より基板６における寄り線８２との接続端子６２側の方が広い。

そして、本実施形態の共振コンデンサモジュール３０５は、基板６の表裏両方の主面がそれぞれ第１の実装面６ａ、第２の実装面６ｂを構成する。そして、共振コンデンサモジュール３０５は、基板６の第１の実装面６ａと当該第１の実装面６ａの背面側の第２の実装面６ｂとにコンデンサ素子Ｃが実装され、第１の実装面６ａにおけるコンデンサ素子Ｃの実装位置と第２の実装面６ｂにおけるコンデンサ素子Ｃの実装位置とが異なるように配置される。つまり、第１の実装面６ａにおけるコンデンサ素子Ｃと第２の実装面６ｂにおけるコンデンサ素子Ｃとは、基板６の表裏で対向しないように、言い換えれば、背中合わせにならないように、さらに言い換えれば、基板６の表裏で重ならないように配置される。本実施形態での共振コンデンサモジュール３０５は、第１の実装面６ａにおけるコンデンサ素子Ｃと第２の実装面６ｂにおけるコンデンサ素子Ｃとが、基板６の表裏において、基板６の短辺方向、及び、長辺方向に対して交互にずらして配置されることで、第１の実装面６ａにおけるコンデンサ素子Ｃの実装位置と第２の実装面６ｂにおけるコンデンサ素子Ｃの実装位置とが異なり、基板６の表裏で重ならないように配置される。

以上で説明した送電装置２、受電装置３は、共振コンデンサモジュール３０５を構成する基板６において、発熱量が相対的に大きい寄り線８２との接続端子６２側のコンデンサ素子Ｃ同士の間隔Ｄ１を広くすることができるので、当該寄り線８２との接続端子６２側での熱こもりを抑制することができ、この結果、耐熱性能を向上することができる。

さらに、以上で説明した送電装置２、受電装置３によれば、共振コンデンサモジュール３０５は、基板６の第１の実装面６ａと当該第１の実装面６ａの背面側の第２の実装面６ｂとにコンデンサ素子Ｃが実装され、第１の実装面６ａにおけるコンデンサ素子Ｃと第２の実装面６ｂにおけるコンデンサ素子Ｃとが基板６の表裏で重ならないように配置される。したがって、送電装置２、受電装置３は、基板６の表裏でコンデンサ素子Ｃが重ならないように当該コンデンサ素子Ｃが基板６に実装されるので、各コンデンサ素子Ｃの背面側を放熱するための空間部分として確保することができ、各コンデンサ素子Ｃの放熱性を確保することができる。この結果、送電装置２、受電装置３は、熱こもりを抑制することができ、図１３に示すように、相対的に耐熱性能が低いコンデンサ素子Ｃの温度上昇をさらに抑制することができる。

ここで、図１３は、本実施形態のコンデンサ素子Ｃの経時的な温度変化を表している。図１３は、横軸を時間軸［分］とし、縦軸をコンデンサ素子温度ΔＴ［℃］としている。図１３中、線Ｌｍａｘは、コンデンサ素子Ｃの耐熱温度を表し、線Ｌ４１は、第１の実装面６ａにおけるコンデンサ素子Ｃと第２の実装面６ｂにおけるコンデンサ素子Ｃとが基板６の表裏で重なるように配置された比較例に係る共振コンデンサモジュールにおけるコンデンサ素子Ｃの温度を表し、線Ｌ４２は、本実施形態に係る共振コンデンサモジュール３０５におけるコンデンサ素子Ｃの温度を表している。図１３に示すように、比較例に係るコンデンサ素子Ｃの温度（線Ｌ４１）に対して、本実施形態に係るコンデンサ素子Ｃの温度（線Ｌ４２）が低減されていることが明らかである。このように、この送電装置２、受電装置３は、第１の実装面６ａにおけるコンデンサ素子Ｃと第２の実装面６ｂにおけるコンデンサ素子Ｃとが基板６の表裏で重ならないように配置されることで、コンデンサ素子Ｃの温度上昇をさらに抑制することができ、この結果、耐熱性能をさらに向上することができる。

なお、基板６の表裏でコンデンサ素子Ｃが重ならないように配置されるための構成は、上記の構成に限られない。

図１４、図１５に示す変形例に係る共振コンデンサモジュール４０５は、共振コンデンサモジュール３０５と同様に第１の実装面６ａにおけるコンデンサ素子Ｃと第２の実装面６ｂにおけるコンデンサ素子Ｃとが基板６の表裏で重ならないように配置される。本変形例の共振コンデンサモジュール４０５は、第１の実装面６ａにおけるコンデンサ素子Ｃと第２の実装面６ｂにおけるコンデンサ素子Ｃとが、基板６の表裏において、基板６の短辺方向に全体がずらして配置されることで、第１の実装面６ａにおけるコンデンサ素子Ｃの実装位置と第２の実装面６ｂにおけるコンデンサ素子Ｃの実装位置とが異なり、基板６の表裏で重ならないように配置される。

図１６に示す変形例に係る共振コンデンサモジュール５０５は、共振コンデンサモジュール３０５、４０５と同様に第１の実装面６ａにおけるコンデンサ素子Ｃと第２の実装面６ｂにおけるコンデンサ素子Ｃとが基板６の表裏で重ならないように配置される。本変形例の共振コンデンサモジュール５０５は、第１の実装面６ａにおけるコンデンサ素子Ｃと第２の実装面６ｂにおけるコンデンサ素子Ｃとが、基板６の表裏において、一方側にコンデンサ素子Ｃが設けられている位置では他方側のコンデンサ素子Ｃを間引くような関係で配置されることで、第１の実装面６ａにおけるコンデンサ素子Ｃの実装位置と第２の実装面６ｂにおけるコンデンサ素子Ｃの実装位置とが異なり、基板６の表裏で重ならないように配置される。

図１７に示す変形例に係る共振コンデンサモジュール６０５は、共振コンデンサモジュール３０５、４０５、５０５と同様に第１の実装面６ａにおけるコンデンサ素子Ｃと第２の実装面６ｂにおけるコンデンサ素子Ｃとが基板６の表裏で重ならないように配置される。本変形例の共振コンデンサモジュール６０５は、第１の実装面６ａにおけるコンデンサ素子Ｃと第２の実装面６ｂにおけるコンデンサ素子Ｃとが、基板６の表裏において、基板６の長辺方向に全体がずらして配置されることで、第１の実装面６ａにおけるコンデンサ素子Ｃの実装位置と第２の実装面６ｂにおけるコンデンサ素子Ｃの実装位置とが異なり、基板６の表裏で重ならないように配置される。

以上で説明した変形例に係る送電装置２、受電装置３であっても、基板６の表裏でコンデンサ素子Ｃが重ならないように当該コンデンサ素子Ｃが基板６に実装されるので、各コンデンサ素子Ｃの背面側を放熱するための空間部分として確保することができ、各コンデンサ素子Ｃの放熱性を確保することができる。この結果、送電装置２、受電装置３は、熱こもりを抑制することができ、耐熱性能をさらに向上することができる。

なお、上述した本発明の実施形態に係るワイヤレス伝送装置は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。

以上で説明したワイヤレス伝送装置を含むワイヤレス給電システム１は、車両に搭載されるものとして説明したがこれに限らない。

以上の説明では、上記のような配列の共振コンデンサモジュール５を、送電装置２と受電装置３との両方に適用するものとして説明したがこれに限らず、いずれか一方だけであってもよい。

以上で説明した複数のコンデンサ素子Ｃの接続関係は、上記で説明した形態に限られない。

以上の説明では、接続端子６１と接続端子６２とは、長方形板状に形成された基板６の短辺にそれぞれ１つずつ設けられ長辺方向に沿って互いに対向するものとして説明したがこれに限らず、互いに対向しなくてもよく、また、基板６の形状も長方形板状に限らず、円形板状、三角形板状、五角形以上の多角形板状であってもよい。また、隣接するコンデンサ素子Ｃ同士の間隔は、接続端子６１側から接続端子６２側に向かって徐々に段階的に広くなるようにしてもよい。

１ワイヤレス給電システム
２送電装置（ワイヤレス伝送装置）
３受電装置（ワイヤレス伝送装置）
５、２２、３２、２０５、３０５、４０５、５０５、６０５共振コンデンサモジュール（共振蓄電素子モジュール）
６基板
６ａ実装面（第１の実装面）
６ｂ実装面（第２の実装面）
７コイル
９筐体
２３送電コイル（コイル）
２４、３４共振回路
３１受電コイル（コイル）
６１、６２接続端子（接続部位）
８１リッツ線（第１電線）
８２寄り線（第２電線）
２６３余白領域
２６４支柱
Ｃコンデンサ素子（蓄電素子）

Claims

磁界を発生させるコイルと、
前記コイルと電気的に接続され電力を蓄電可能であり前記コイルを介して電力を伝送する際に当該コイルと共に電力伝送周波数に応じた共振回路を構成する共振蓄電素子モジュールとを備え、
前記共振蓄電素子モジュールは、第１電線及び当該第１電線より通電時の発熱量が大きい第２電線が接続される基板と、前記基板に実装される複数の蓄電素子とを有し、隣接する前記蓄電素子同士の間隔が、前記基板における前記第１電線との接続部位側より前記基板における前記第２電線との接続部位側の方が広いことを特徴とする、
ワイヤレス伝送装置。
前記共振蓄電素子モジュールは、前記基板の中央部に前記蓄電素子が実装されていない領域を有する、
請求項１に記載のワイヤレス伝送装置。
前記共振蓄電素子モジュールは、前記基板の第１の実装面と当該第１の実装面の背面側の第２の実装面とに前記蓄電素子が実装され、前記第１の実装面における前記蓄電素子と前記第２の実装面における前記蓄電素子とが前記基板の表裏で重ならないように配置される、
請求項１又は請求項２に記載のワイヤレス伝送装置。
前記基板の前記蓄電素子が実装されていない領域に設けられ、前記共振蓄電素子モジュールと前記コイルとを収容する筐体を補強する支柱を備え、
前記支柱は、前記基板より熱伝導性のよい材料で構成される、
請求項２に記載のワイヤレス伝送装置。