JP6330637B2

JP6330637B2 - 受電装置

Info

Publication number: JP6330637B2
Application number: JP2014241417A
Authority: JP
Inventors: 浩章湯浅
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2034-11-28
Also published as: JP2016103926A

Description

本発明は、車両に搭載されると共に、当該車両の下方に配置された送電装置からの電力を非接触で受電する受電装置に関する。

従来、車両が停止する位置の地面側に設けられた送電装置と、車両に設けられると共に車載バッテリに接続された受電装置とを含み、送電装置から電力を車両側の受電装置にワイヤレス（無線）で送電する電力伝送システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この電力伝送システムにおいて、送電装置および受電装置の各々は、渦巻き状の共鳴コイルと、電磁誘導コイルと、共鳴コイルおよび電磁誘導コイルを収容する例えば樹脂製のコイルケースとを有する。コイルケース内には、底板（天板）に沿うようにシールド部材が配置され、シールド部材上には、コア部材が配置される。そして、電磁誘導コイルおよび共鳴コイルとは、コイルケース内のコア部材上に配置され、それぞれのコイル周回軸（巻回軸）は、車両の上下方向に延在する。

また、非接触式の受電装置として、コイルを含むと共に非接触で電力を受電可能な受電部と、当該受電部に接続された電気機器の温度を推定または検知する温度測定装置と、受電部の受電効率に関連するパラメータに基づいて電気機器の温度を推定する制御装置とを備えたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。この受電装置の制御装置は、温度測定装置による測定値と、受電部の受電効率に関連するパラメータに基づいて推定された推定値とが異なる場合、受電部を経由した蓄電装置への充電を中止させる。

特開２０１２−１２０４１１号公報特開２０１３−１３５５７２号公報

特許文献１に記載された電力伝送システムのように、送電側共鳴コイルおよび受電側共鳴コイルの巻回軸が車両の上下方向に延在する場合、送電装置から受電装置への送電に際して、送電側共鳴コイルからの磁束（鎖交磁束）が上方に向かう。従って、特許文献１に記載の電力伝送システムを用いた場合、車両の下部に磁束が流入しやすくなり、当該磁束による渦電流が流れることでフロアパネル等の車両の構成部材が高温化する。特に、各共鳴コイルの巻回軸が車両の上下方向に延在している場合には、受電装置と送電装置との位置ズレが生じた際に送電コイルから多くの磁束がフロアパネル等に流入することになり、フロアパネル等が高温化し易くなってしまう。ただし、特許文献１に記載された発明では、送電装置から受電装置への送電に伴う車両の構成部材の高温化が何ら考慮されていない。また、特許文献２に記載された発明では、受電部に接続された電気機器の高温化が考慮されているが、送電装置から受電装置への送電に伴う車両の構成部材の高温化は、何ら考慮されていない。

そこで、本発明は、車両に搭載された受電装置に非接触で電力が供給される際に、車両の構成部材が高温化するのを良好に抑制することを主目的とする。

本発明によるコイルユニットは、車両に搭載されると共に、前記車両の下方に配置された送電装置からの電力を非接触で受電する受電装置において、巻き線を巻回することにより形成された受電コイルと、前記受電コイルを収容すると共に、前記受電コイルの巻回軸が前記車両の上下方向に延在するように該車両のフロアパネルに取り付けられる筐体と、前記受電コイルの周囲に位置するように前記筐体に取り付けられた少なくとも１つの金属片と、前記金属片の温度を検出する温度センサと、前記温度センサにより検出される温度に応じて前記送電装置から送電される電力が調整されるように該送電装置に指令信号を出力する制御装置とを備えることを特徴とする。

このような受電装置に送電装置から電力が非接触で供給される際、当該受電装置を搭載した車両には、送電装置からの磁束が下方から流れ込む。また、車両のフロアパネルに取り付けられた筐体の金属片にも、送電装置からの磁束が下方から流れ込む。これにより、車両のフロアパネルやその周辺の部材と、筐体の金属片とは、送電装置からの磁束による渦電流が流れることで共に昇温する。更に、金属片の温度と、当該金属片の周辺におけるフロアパネル等の車両側の温度との間には、相関が認められる。このため、金属片の温度が上昇した場合には、送電装置に対する受電装置の位置が予定された正常な位置から当該金属片が設けられた側にズレていることになる。そして、このような受電装置と送電装置との位置ズレに起因して、フロアパネル等の温度も上昇すると想定することができる。従って、送電装置から受電装置に電力が非接触で供給される際に、温度センサにより検出される金属片の温度に応じて送電装置から送電される電力を調整することで、車両のフロアパネルといった構成部材の高温化を良好に抑制することが可能となる。更に、筐体に金属片および温度センサを設けることで、車両のフロアパネル等の曝露環境に温度センサを複数設ける必要がなくなる。

また、前記送電装置は、巻き線を巻回することにより形成された送電コイルを有すると共に、前記送電コイルの巻回軸が前記車両の上下方向に延在するように前記車両の停車スペースに設置されてもよく、前記車両の車幅方向における前記送電コイルの寸法は、前記車両の前後方向における前記送電コイルの寸法よりも大きくてもよく、前記金属片は、前記受電コイルよりも前記車両の前部側に位置するように前記筐体に取り付けられる前側金属片と、前記受電コイルよりも前記車両の後部側に位置するように前記筐体に取り付けられる後側金属片とを含んでもよい。

一般に、受電装置と送電装置との位置ズレは、車両の前後方向よりも車幅方向において大きくなる。更に、車両の前後方向において受電装置と送電装置とが正常に位置合わせされている際、送電コイルの巻き線の車両前側および後側に位置する部分は、受電コイルの巻き線の車両前側または後側に位置する部分と磁気的に結合する。このため、この送電装置では、車両の車幅方向における送電コイルの寸法が当該車両の前後方向における送電コイルの寸法よりも大きく定められる。これにより、送電装置に対する受電装置の位置が車幅方向にズレたとしても、送電コイルの巻き線の車両の前側および後側に位置する部分と、受電コイルの巻き線の車両の前側または後側に位置する部分との磁気的な結合状態（受電コイルと送電コイルの重なり長さ）を良好に確保することが可能となる。

一方、このように、送電コイルの巻き線の車両前側および後側に位置する部分と、受電コイルの巻き線の車両前側または後側に位置する部分とが主として結合する場合、送電装置に対する受電装置の位置が車両の前後方向にズレた際、受電コイルよりも車両の前側または後側に位置するフロアパネル等に送電コイルから多くの磁束が流入することになる。これを踏まえて、送電コイルが上述のように形成される場合、受電装置の筐体に前側金属片と後側金属片とを設けるとよい。これにより、送電装置に対する受電装置の位置が車両の前後方向にズレた際には、前側金属片と後側金属片との何れか一方に多くの磁束が流入することになる。この結果、前側および後側金属片の温度に応じて送電装置から送電される電力を調整することで、車両のフロアパネルといった構成部材の高温化を極めて良好に抑制することが可能となる。

更に、前記金属片は、前記受電コイルよりも前記車両の車幅方向における一側に位置するように前記筐体に取り付けられる一側金属片と、前記受電コイルよりも前記車幅方向における他側に位置するように前記筐体に取り付けられる他側金属片とを含んでもよい。これにより、送電装置に対する車両の停車位置が当該車両の車幅方向にズレたとしても、筐体の一側金属片および他側金属片の温度に基づいて、車両の構成部材の高温化を極めて良好に抑制することが可能となる。

また、前記制御装置は、前記送電装置から前記受電装置に電力が供給されている際に前記温度センサにより検出される温度が予め定められた閾値を超えた場合、前記送電装置に送電停止指令を出力してもよい。これにより、昇温した車両の構成部材の温度を低下させることが可能となる。

更に、前記制御装置は、前記金属片の温度と前記送電装置に対する送電電力の要求値との相関を記憶してもよく、前記送電装置に対して、前記温度センサにより検出される温度に応じた前記要求値を出力してもよく、前記要求値は、前記温度センサにより検出される温度が高いほど小さくなるように設定されてもよい。これにより、車両の構成部材の高温化を抑制しつつ、送電装置からの送電をできるだけ停止させないようにすることが可能となる。

本発明による受電装置を含む給電システムの概略構成図である。本発明による受電装置を示す部分断面図である。本発明による受電装置を示す概略構成図である。本発明による受電装置を示す模式図である。図１の給電システムに含まれる送電装置を示す部分断面図である。図５の送電装置を示す平面図である。本発明による受電装置の筐体に設けられた金属片の温度と、受電装置を搭載した車両の構成部材の温度との関係を示す図表である。本発明による受電装置の制御装置により実行される充電制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本発明による受電装置１０を含む給電システム１の概略構成図であり、図２は、受電装置１０を示す部分断面図である。図１に示す給電システム１は、図示しないエンジンＥＧや電動機ＭＧ、バッテリ２００を搭載したハイブリッド自動車である車両１００に搭載される受電装置１０に加えて、駐車場等の車両の停車スペースに設置される送電装置２０を含むものである。

受電装置１０は、図１に示すように、巻回型の受電コイル１１や、コア部材１１０、受電コイル１１に直列に接続されて当該受電コイル１１と共に共振回路を構成するコンデンサ１２、これらを収容する例えば樹脂製の筐体１５等を有する。また、受電装置１０は、通信アンテナ１０４と、図示しないＣＰＵ等を含むマイクロコンピュータとして構成されると共に通信アンテナ１０４を介して送電装置２０側に指令信号を出力する充電制御装置（電子制御装置）１０５とを含む。通信アンテナ１０４および充電制御装置１０５は、筐体１５の内部には配置されず、車両１００の予め定められた搭載位置に配置される。

受電コイル１１は、巻き線を同一平面上で例えば正方形状に巻回することにより形成された平板状の渦巻きコイルであり、巻き線により囲まれた空芯部１１ｃを有する。ただし、受電コイル１１は、巻き線を同一平面上で円形状あるいは長方形状に巻回することにより形成されたものであってもよく、比較的低背なものであれば、巻き線を螺旋状に巻回することにより形成された螺旋状コイルであってもよい。

コア部材１１０は、本実施形態ではフェライト等の強磁性体により形成された複数の部材により構成され、図２に示すように、例えば正方形状の平面形状（輪郭）を有するフランジ状の平板部１１１と、平板部１１１の略中央部から一側（図２における上側）に突出する中空の突出部１１２とを有する。本実施形態において、コア部材１１０の突出部１１２は、有蓋筒状に形成され、例えば角筒状かつ短尺（低背）の壁部１１３と、当該壁部１１３の先端を塞ぐ平板状の天板部１１４とを有する。また、コア部材１１０の平板部１１１は、突出部１１２（壁部１１３）の基端部から壁部１１３と垂直かつ外方（径方向外側）に延在する。更に、コア部材１１０の平板部１１１には、突出部１１２を包囲するように受電コイル１１が固定される。

すなわち、コア部材１１０は、平板部１１１や天板部１１４が巻き線の巻回軸と直交（交差）するように受電コイル１１に固定される。また、コア部材１１０の突出部１１２は、受電コイル１１の空芯部１１ｃ内に挿入され、受電コイル１１の巻き線は、突出部１１２（壁部１１３）の外周面に沿って延びる。更に、コア部材１１０の突出部１１２内には、コンデンサ１２が配置され、当該コンデンサ１２は、天板部１１４の裏面（図２における上面）に固定される。本実施形態において、受電コイル１１、コア部材１１０、コンデンサ１２は、１体のアセンブリとして組み立てられる。ただし、コンデンサ１２は、当該アセンブリから別体化されて筐体１５に固定されてもよい。

受電装置１０の筐体１５は、何れも樹脂により形成されたベース部材１５１およびカバー１５２を含む。ベース部材１５１は、平板状に形成されており、例えば正方形状の平面形状（輪郭）を有する。カバー１５２は、正方形状の平面形状（輪郭）を有する天板部１５３と、互いに対向するように天板部１５３の周縁部に沿って延びる一対の側壁部１５４ｘと、それぞれ側壁部１５４ｘと直交するように天板部１５３の周縁部に沿って延びる一対の側壁部１５４ｙとを有する（図３参照）。カバー１５２は、側壁部１５４ｘおよび１５４ｙの端面がベース部材１５１の表面（図２における上面）と当接するように当該ベース部材１５１に固定される。これにより、ベース部材１５１とカバー１５２とにより、受電コイル１１やコア部材１１０、コンデンサ１２等の収容空間が画成される。本実施形態において、受電コイル１１およびコア部材１１０は、コア部材１１０の長手方向がベース部材１５１の長手方向と平行に延在するように筐体１５内に収容される。なお、筐体１５は、受電コイル１１やコンデンサ１２等に対してモールド成形されてもよい。

図３に示すように、カバー１５２の各側壁部１５４ｘからは、図示しないボルトを介して車両１００の金属製のフロアパネル１０１に固定される取付フランジ部１５５が延出されている。本実施形態において、受電装置１０は、受電コイル１１（巻き線）の巻回軸（空芯部１１ｃの中心軸）が車両１００の上下方向に延在すると共に、筐体１５（カバー１５２）の側壁部１５４ｘが車両１００の前後方向と平行に延在するように、当該車両１００のフロアパネル１０１に取り付けられる。また、筐体１５のカバー１５２の天板部１５３は、ベース部材１５１よりもフロアパネル１０１に近接し、受電コイル１１は、コア部材１１０の平板部１１１よりも路面に近接するように筐体１５内に収容される。

また、受電装置１０の筐体１５の内部には、図４に示すように、受電コイル１１の周囲に位置するように前側金属片１４ｆおよび後側金属片１４ｒが配置される。前側金属片１４ｆおよび後側金属片１４ｒは、例えばアルミニウムや銅といった高い導電率を有する非磁性金属により例えば１０〜１５ｍｍ角の正方形状の平面形状を有するように形成される。図４に示すように、前側金属片１４ｆは、筐体１５の車幅方向における中央部かつ車両１００の前部側の側壁部１５４ｙとそれに対向するコア部材１１０の周縁部１１１ｙとの間に配置され、受電コイル１１よりも車両１００の前部側に位置する。本実施形態において、前側金属片１４ｆは、車両１００のフロアパネル１０１に近接するようにカバー１５２の天板部１５３の内面に固定（貼着）される。更に、筐体１５には、前側金属片１４ｆに対する受電コイル１１の銅損や鉄損による熱の干渉を抑制するために、前側金属片１４ｆとコア部材１１０の周縁部１１１ｙ（受電コイル１１）との間に位置するように隔壁１５７が設けられる。

後側金属片１４ｒは、図４に示すように、筐体１５の車幅方向における中央部かつ車両１００の後部側の側壁部１５４ｙとそれに対向するコア部材１１０の周縁部１１１ｙとの間に配置され、受電コイルよりも車両１００の後部側に位置する。本実施形態において、後側金属片１４ｒも、車両１００のフロアパネル１０１に近接するようにカバー１５２の天板部１５３の内面に固定（貼着）される。更に、筐体１５には、受電コイル１１の銅損や鉄損による熱の干渉を抑制するために、後側金属片１４ｒとコア部材１１０の周縁部１１１ｙ（受電コイル１１）との間に位置するように隔壁１５７が設けられる。なお、隔壁１５７は、図２に示すようにカバー１５２から延出されてもよく、ベース部材１５１から延出されてもよい。

また、筐体１５内には、前側温度センサ１６ｆおよび後側温度センサ１６ｒが設置される。前側温度センサ１６ｆは、前側金属片１４ｆの温度を検出し、後側温度センサ１６ｒは、後側金属片１４ｒの温度を検出する。前側温度センサ１６ｆおよび後側温度センサ１６ｒは、それぞれワイヤーハーネス１９を介して充電制御装置１０５に接続され、両者の検出値は、充電制御装置１０５に与えられる。なお、筐体１５が受電コイル１１やコンデンサ１２等に対してモールド成形される場合には、前側金属片１４ｆおよび後側金属片１４ｒ並びに前側温度センサ１６ｆおよび後側温度センサ１６ｒは、筐体１５内に埋設されてもよい。この場合、前側金属片１４ｆと受電コイル１１との間および後側金属片１４ｒと受電コイル１１との間に樹脂が充填されるのであれば、隔壁１５７は省略され得る。

更に、受電装置１０は、図２および図３に示すように、筐体１５と共に車両１００に取り付けられるシールド部材１７を含む。シールド部材１７は、筐体１５の取付フランジ部１５５と共に図示しないボルトを介して車両１００のフロアパネル１０１に固定される。図３に示すように、シールド部材１７は、筐体１５と、フロアパネル１０１およびエンジンＥＧからの排ガスが流通する排気管１０２との車両１００の上下方向における間に位置する。これにより、シールド部材１７は、コア部材１１０に関して受電コイル１１とは反対側に配置される。

本実施形態において、シールド部材１７は、交流磁束を遮断可能なアルミニウム合金等の金属により車両１００の底部、すなわちフロアパネル１０１に沿って延在すると共に排気管１０２と干渉（接触）しないように形成される。また、シールド部材１７の車両１００の前後方向における長さ、すなわち一対の周縁部１７ｘの前後方向における長さは、筐体１５（カバー１５２）の一対の側壁部１５４ｘの当該前後方向における長さよりも長く定められている。更に、シールド部材１７の車両１００の車幅方向における長さ、すなわち一対の周縁部１７ｙの当該車幅方向における長さは、筐体１５の一対の側壁部１５４ｙの当該車幅方向における長さよりも長く定められている。加えて、フロアパネル１０１には、図３に示すように、一対の保護部材１８が固定される。各保護部材１８は、筐体１５の各側壁部１５４ｘを側方から覆うように車両１００の前後方向に延在する。受電装置１０すなわち筐体１５内の受電コイル１１およびコンデンサ１２は、ワイヤーハーネス１９、図示しないフィルタ、整流器、リレー等を介してバッテリ２００に接続される。

図５は、給電システム１を構成する送電装置２０を示す部分断面図である。同図に示すように、送電装置２０は、送電コイル２１や、コア部材２１０、送電コイル２１に直列に接続されて当該送電コイル２１と共に共振回路を構成するコンデンサ２２、所定周波数の交流電力（高周波電力）を送電コイルに供給するための複数の電力機器２３、通信アンテナ２４、送電制御装置（電子制御装置）２５、これらを収容する筐体３０等を有する。

送電コイル２１は、巻き線を図示しない樹脂製のボビンの周りに同一平面上で例えば長方形状に巻回することにより形成された平板状の渦巻きコイルであり、巻き線により囲まれた空芯部２１ｃを有する。図６に示すように、送電コイル２１の車両１００の車幅方向における長さｙ₂₁は、当該送電コイル２１の車両１００の前後方向における長さｘ₂₁よりも長く定められている。更に、本実施形態において、送電コイル２１の短辺および長辺の長さは、受電コイル１１の一辺の長さよりも長く定められている。ただし、送電コイル２１は、巻き線を同一平面上で円形状あるいは正方形状に巻回することにより形成されたものであってもよく、比較的低背なものであれば、巻き線を螺旋状に巻回することにより形成された螺旋状コイルであってもよい。

コア部材２１０は、本実施形態ではフェライト等の強磁性体により形成された複数の部材により構成される。図５に示すように、コア部材２１０は、例えば長方形状の平面形状（輪郭）を有するフランジ状の平板部２１１と、平板部２１１の略中央部から一側（図５における上側）に突出する中空の突出部２１２とを有する。上述のように、送電コイル２１の車両１００の車幅方向における長さｙ₂₁は、車両１００の前後方向における長さｘ₂₁よりも長い。従って、平板部２１１（コア部材２１０）の当該車幅方向に延びる一対の周縁部２１１ｙの長さは、図６に示すように、平板部２１１（コア部材２１０）の当該前後方向に延びる一対の周縁部２１１ｘの長さよりも長く定められる。

本実施形態において、コア部材２１０の突出部２１２は、有蓋筒状に形成され、例えば短尺（低背）かつ角筒状の壁部２１３と、当該壁部２１３の先端を塞ぐ平板状の天板部２１４とを有する。また、コア部材２１０の平板部２１１は、突出部２１２（壁部２１３）の基端部から壁部２１３と垂直かつ外方（径方向外側）に延在する。更に、コア部材１１０の平板部２１１には、突出部２１２を包囲するように受電コイル１１が固定される。すなわち、コア部材２１０は、平板部２１１や天板部２１４が巻き線の巻回軸と直交（交差）するように送電コイル２１に固定される。また、コア部材２１０の突出部２１２は、送電コイル２１の空芯部２１ｃ内に挿入され、送電コイル２１の巻き線は、突出部２１２（壁部２１３）の外周面に沿って延びる。

電力機器２３は、家庭用電源といった外部電源としての交流電源４０からの電力を直流電力に変換する整流器や、整流器からの電力を交流電力（高周波電力）に変換するインバータ、高周波ノイズを除去するフィルタ等を含む。通信アンテナ２４は、本実施形態において、受電装置１０の通信アンテナ１０４との間で例えばＷＩ−ＦＩ規格による無線通信を可能とするコイルアンテナとして構成され、送電制御装置２５に電気的に接続される。送電制御装置２５は、図示しないＣＰＵ等を含むマイクロコンピュータとして構成されており、通信アンテナ２４を介して受電装置１０の充電制御装置１０５と情報をやり取りしながら、整流器やインバータ等を制御する。

また、図５に示すように、送電装置２０の筐体３０は、ベース部材３１およびカバー３２を含む。ベース部材３１は、例えばアルミニウム合金等の金属を鋳造することにより形成されており、長方形状の平面形状（輪郭）を有する。カバー３２は、樹脂（非磁性材料）により形成されており、長方形状の平面形状（輪郭）を有する天板部と、当該天板部の周縁部に沿って延在する側壁部とを有する。カバー３２は、図示しない複数のボルト等により当該ベース部材３１に固定され、例えばベース部材３１とカバー３２の側壁部の端面との間には、図示しない無担状のシール部材が配置される。これにより、筐体３０には、ベース部材３１とカバー３２とにより、送電コイル２１やコア部材２１０、電力機器２３、通信アンテナ２４、送電制御装置２５等の収容空間が画成される。そして、筐体３０の収容空間内には、送電コイル２１やコア部材２１０等と共に、ベース部材３１により支持されるシールド部材３３が配置される。

シールド部材３３は、交流磁束を遮断可能な例えばアルミニウム合金等の金属（非磁性導電材料）を鋳造することにより形成される。図５に示すように、シールド部材３３は、例えば長方形状の平面形状（輪郭）を有するフランジ状のコア支持部３３１と、コア支持部３３１の略中央部から一側（図５における上側）に突出する中空の突出支持部３３２と、コア支持部３３１の周縁部から突出支持部３３２の突出方向とは反対側（図５における下側）に延出された支持壁部３３５とを有する。

本実施形態において、シールド部材３３の突出支持部３３２は、コア部材２１０の突出部２１２内に嵌合可能な有蓋筒状に形成され、例えば角筒状かつ短尺（低背）の壁部３３３と、当該壁部３３３の先端を塞ぐ平板状の天板部３３４とを有する。また、シールド部材３３のコア支持部３３１は、平板状に形成されており、突出支持部３３２（壁部３３３）の基端部から壁部３３３と垂直かつ外方（径方向外側）に延在する。

シールド部材３３には、ベース部材３１への組み付けに先立って、送電コイル２１を保持したコア部材２１０およびコンデンサ２２が予め固定される。すなわち、送電コイル２１、コア部材２１０、コンデンサ２２およびシールド部材３３は、ベース部材３１への組み付けに先立って、１体のアセンブリとして組み立てられる。図５に示すように、コア部材２１０は、平板部２１１の裏面とコア支持部３３１の表面とが対向するようにシールド部材３３に固定され、突出部２１２内には、シールド部材３３の突出支持部３３２が配置される。本実施形態において、コア部材２１０の裏面（図５における下面）は、樹脂等の絶縁部材２１５により覆われており、コア部材２１０とシールド部材３３との間には、図５に示すように、当該絶縁部材２１５が介設される。

これにより、コア部材２１０の平板部２１１がシールド部材３３のコア支持部３３１により支持され、コア部材２１０の突出部２１２はシールド部材３３の突出支持部３３２により支持される。また、図５からわかるように、送電コイル２１の空芯部２１ｃは、シールド部材３３により図中下側から塞がれる（覆われる）。更に、コンデンサ２２は、図５に示すように、シールド部材３３の突出支持部３３２内に配置されると共に、天板部３３４の裏面（図５における下面）に固定され、更に送電コイル２１と電気的に接続される。なお、コア部材２１０とシールド部材３３との間に絶縁部材２１５を介設することで、コア部材２１０を流れる磁束がシールド部材３３に流入しないようにして渦電流損が発生するのを抑制することができる。

送電コイル２１やコア部材２１０と一体化されたシールド部材３３は、支持壁部３３５の端面がベース部材３１の表面と当接するように当該ベース部材３１に固定され、コア部材２１０に関して送電コイル２１とは反対側に位置する。また、複数の電力機器２３や送電制御装置２５等は、それぞれベース部材３１の予め定められた位置に図示しないボルト等を介して固定され、シールド部材３３により覆われる。更に、ベース部材３１とシールド部材３３との間に配置された各電力機器２３は、ケーブル（ワイヤーハーネス）を介して、送電コイル２１やコンデンサ２２といった対応する要素に電気的に接続される。

送電コイル２１、コア部材２１０、シールド部材３３、電力機器２３等がベース部材３１に組み付けられた後、当該ベース部材３１にカバー３２が固定される。また、通信アンテナ２４は、シールド部材３３により覆われないように筐体３０内に収容され、図示しないケーブルを介して送電制御装置２５と電気的に接続される。これにより、通信アンテナ２４からの電磁波は樹脂製のカバー３２によって遮断されないことから、送電制御装置２５と受電装置１０側の充電制御装置１０５との間で通信アンテナ２４を介して良好に情報をやり取り（無線通信）することが可能となる。

そして、送電装置２０は、筐体３０、送電コイル２１およびコア部材２１０の長手方向が停車スペースにおける車両１００の車幅方向と平行に延在すると共に、送電コイル２１の巻回軸が鉛直方向すなわち車両１００の上下方向に延在するように、当該停車スペースに設置される。また、筐体３０内の送電コイル２１は、コア部材２１０の平板部２１１よりも上方すなわち車両１００側に位置する。

上述のような受電装置１０および送電装置２０を含む給電システム１により車両１００に電力を供給するに際しては、受電装置１０の受電コイル１１と送電装置２０の送電コイル２１とが互いに対向する状態で電力機器２３から送電コイルに電力を供給する。これにより、受電装置１０の受電コイル１１には、筐体３０の樹脂製のカバー３２を介して送電装置２０からの磁束が車両１００の上下方向に流入し、電磁誘導（磁気共鳴）により非接触で電力が供給される。この結果、受電装置１０から整流器等を介してバッテリ２００に電力を供給し、当該電力によりバッテリ２００を充電することが可能となる。

また、給電システム１の送電装置２０では、電力機器２３がシールド部材３３とベース部材３１との間に配置されている。従って、シールド部材３３（およびベース部材３１）によって電力機器２３に流入しようとする磁束を遮断してコア部材２１０（平板部２１１）への磁束（受電コイル１１からの磁束）の流入を促進させると共に、当該磁束による渦電流が流れることで電力機器２３が昇温するのを良好に抑制することが可能となる。加えて、電力機器２３をシールド部材３３とベース部材３１との間に配置することで、電力機器２３で発生するノイズ（高周波ノイズ）が筐体３０の外部に漏洩するのを良好に抑制することも可能となる。加えて、給電システム１の送電装置２０では、シールド部材３３が送電コイル２１の空芯部２１ｃを下方から塞ぐ（覆う）ように配置されることから、送電コイル２１の空芯部２１ｃを通過しようとする磁束をシールド部材３３により遮断することができる。

更に、給電システム１の受電装置１０では、シールド部材１７が受電コイル１１の空芯部１１ｃを上方から覆うように配置されることから、受電コイル１１の空芯部１１ｃを通過した磁束をシールド部材１７により遮断することができる。この結果、受電コイル１１の空芯部１１ｃを通過した磁束による渦電流が流れることで当該受電コイル１１の周辺に配置されるフロアパネル１０１や排気管１０２が高温化したり、フロアパネル１０１等の熱により例えば各種フロアカバーやワイヤーハーネスのクランプといった図示しない樹脂部材等が高温化したりするのを良好に抑制することが可能となる。

ただし、停車スペースの送電装置２０に対する車両１００の停車位置（受電装置１０の対向位置）は、基本的に一定にはならない。従って、送電コイル２１（送電装置２０）に対する受電コイル１１（受電装置１０）の位置が予定された正常な位置からズレた状態で、送電装置２０から受電装置１０に電力が供給されることがある。また、送電装置２０からの磁束は、上述のように車両１００の上下方向に流れることから、受電装置１０と送電装置２０との位置ズレに起因して、車両１００のフロアパネル１０１等にも送電装置２０からの磁束が流入する。そして、このように送電装置２０からの磁束による渦電流が流れることで、フロアパネル１０１のシールド部材１７により覆われていない部分等が高温化することがある。また、当該フロアパネル１０１等の熱によりフロアカバーやワイヤーハーネスのクランプといった樹脂部材等が高温化するおそれもある。

更に、受電装置１０の筐体１５内に配置された複数の金属片１４ｆおよび１４ｒの何れかも、受電装置１０と送電装置２０との位置ズレに起因して送電装置２０からの磁束による渦電流が流れることで昇温する。すなわち、前側金属片１４ｆの温度Ｔｆと、当該前側金属片１４ｆの周辺におけるフロアパネル１０１等の温度（以下、適宜「車両側温度」という）との間には相関が認められ、前側金属片１４ｆの周辺における車両側温度は、図７に示すように、前側金属片１４ｆの温度Ｔｆに概ね比例して変化する。同様に、後側金属片１４ｒの温度Ｔｒと、当該後側金属片１４ｒの周辺における車両側温度との間にも相関が認められ、後側金属片１４ｒの周辺における車両側温度も、図７に示すように、後側金属片１４ｒの温度Ｔｒに概ね比例して変化する。

言い換えれば、金属片１４ｆまたは１４ｒの温度が上昇した際には、送電装置２０に対する受電装置１０の位置が予定された正常な位置から当該金属片１４ｆまたは１４ｒが設けられた側にズレていることになる。そして、受電装置１０と送電装置２０との位置ズレに起因してフロアパネル１０１等が高温化するおそれがあると想定することができる。従って、給電システム１では、送電装置２０から受電装置１０に電力が非接触で供給される際に、温度センサ１６ｆ，１６ｒにより検出される金属片１４ｆ，１４ｒの温度Ｔｆ，Ｔｒに応じて送電装置２０から送電される電力を調整することで、フロアパネル１０１やフロアカバー等の樹脂部材等の高温化を良好に抑制することが可能となる。

ここで、受電装置１０と送電装置２０との位置ズレは、一般に、車両１００の前後方向よりも車幅方向において大きくなる。更に、車両１００の前後方向において受電装置１０と送電装置２０とが正常に位置合わせされている場合、送電コイル２１の巻き線の車両前側および後側に位置する部分は、受電コイル１１の巻き線の車両前側または後側に位置する部分と磁気的に結合する。このため、本実施形態では、車両１００の車幅方向における送電コイル２１の長さ（寸法）が当該車両１００の前後方向における送電コイル２１の長さ（寸法）よりも長く（大きく）定められる。これにより、送電装置２０に対する受電装置１０の位置が車幅方向にズレたとしても、送電コイル２１の巻き線の車両１００の前側および後側に位置する部分と、受電コイル１１の巻き線の車両１００の前側または後側に位置する部分との磁気的な結合状態（平面視した際の車幅方向における受電コイル１１と送電コイル２１の重なり長さ）を良好に確保することが可能となる。

また、このように、送電コイル２１の巻き線の車両前側および後側に位置する部分と、受電コイル１１の巻き線の車両前側または後側に位置する部分とが主として結合する場合、送電装置２０に対する受電装置１０の位置が車両１００の前後方向にズレた際、受電コイル１１よりも車両の前側または後側に位置するフロアパネル１０１等に送電コイル２１から多くの磁束が流入することになる。これを踏まえて、受電装置１０の筐体１５には、上述のような前側金属片１４ｆおよび後側金属片１４ｒが設けられる。すなわち、送電装置２０に対する受電装置１０の位置が車両１００の前後方向にズレた際には、前側金属片１４ｆと後側金属片１４ｒとの何れか一方に多くの磁束が流入することになる。従って、前側および後側金属片１４ｆ，１４ｒの温度Ｔｆ，Ｔｒに応じて送電装置２０から送電される電力を調整することで、車両１００のフロアパネル１０１といった構成部材の高温化を極めて良好に抑制することが可能となる。

図８は、受電装置１０の充電制御装置１０５により実行される充電制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。充電制御装置１０５は、送電装置２０が設置された停車スペースに車両１００が停車され、例えば送電装置２０側からの送電許可信号に応じて送電開始指令を送電装置２０側に送信した後、図８の充電制御ルーチンの実行を開始し、当該ルーチンを所定時間おきに繰り返し実行する。

充電制御ルーチンの開始に際し、充電制御装置１０５（ＣＰＵ）は、車両１００のバッテリ２００のＳＯＣ（充電割合）や、前側温度センサ１６ｆからの前側金属片１４ｆの温度Ｔｆ、後側温度センサ１６ｒからの後側金属片１４ｒの温度Ｔｒといった制御に必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。なお、バッテリ２００のＳＯＣは、例えば走行制御を始めとする車両１００の全体の制御を実行する電子制御ユニットにより当該バッテリ２００の端子間電圧や充放電電流等に基づいて別途算出される。

次いで、充電制御装置１０５は、ステップＳ１００にて入力したＳＯＣに基づいて、バッテリ２００の充電が完了したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０にて、ＳＯＣが予め定められた目標値に達しておらずバッテリ２００の充電が完了していないと判断した場合、充電制御装置１０５は、ステップＳ１００にて入力した前側金属片１４ｆの温度Ｔｆと後側金属片１４ｒの温度Ｔｒとの高い方を金属片温度Ｔに設定する（ステップＳ１２０）。更に、充電制御装置１０５は、フラグＦが値０であるか否かを判定し（ステップＳ１３０）、フラグＦが値０である場合には、ステップＳ１２０にて設定した金属片温度Ｔが予め定められた閾値としての送電停止温度Ｔｓｔｏｐ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。

送電停止温度Ｔｓｔｏｐは、受電装置１０の受電コイル１１の周辺に配置されるフロアパネル１０１や、フロアカバーやワイヤーハーネスのクランプといった樹脂部材の耐熱温度のうち、最も低い耐熱温度と、温度Ｔｆ，Ｔｒと車両側温度との相関とに基づいて予め定められ、充電制御装置１０５の図示しないＲＯＭに格納されている。本実施形態において、送電停止温度Ｔｓｔｏｐは、上記最も低い耐熱温度を金属片１４ｆ，１４ｒの温度に換算した温度よりも低い値に定められる。

金属片温度Ｔが送電停止温度Ｔｓｔｏｐ以下であると判断した場合、充電制御装置１０５は、バッテリ２００のＳＯＣと金属片温度Ｔとに基づいて、送電装置２０に対する送電電力の要求値である要求送電電力Ｐｒｅｑを設定する（ステップＳ１５０）。本実施形態では、ＳＯＣおよび金属片温度Ｔと、要求送電電力Ｐｒｅｑとの関係を規定する図示しない要求送電電力設定マップが予め作成されて充電制御装置１０５の図示しないＲＯＭに格納されている。

要求送電電力設定マップは、例えばＳＯＣが上記目標値よりも若干小さい所定値になるまで要求送電電力Ｐｒｅｑを第１の値（一定値）に設定するように作成される。また、要求送電電力設定マップは、ＳＯＣが当該所定値を超えると、要求送電電力Ｐｒｅｑを第１の値よりも小さい第２の値（一定値）に設定するように作成される。更に、要求送電電力設定マップは、金属片温度Ｔが当該所定温度を超えると、金属片温度Ｔが高いほど要求送電電力Ｐｒｅｑを小さくするように作成される。

充電制御装置１０５は、ステップＳ１５０にて設定した要求送電電力Ｐｒｅｑを設定すると、設定した要求送電電力Ｐｒｅｑを送電装置２０の送電制御装置２５に送信し（ステップＳ１６０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。受電装置１０側から要求送電電力Ｐｒｅｑを受信した送電制御装置２５は、当該要求送電電力Ｐｒｅｑに応じた高周波電力が送電コイル２１に供給されるように電力機器２３を制御する。これにより、送電装置２０の送電コイル２１から受電装置１０の受電コイル１１に非接触で電力が供給されることになる。

一方、ステップＳ１００〜Ｓ１３０の処理を実行した後に、ステップＳ１２０にて設定した金属片温度Ｔが予め定められた送電停止温度Ｔｓｔｏｐを超えたと判断した場合（ステップＳ１４０）、充電制御装置１０５は、フラグＦを値１に設定した上で（ステップＳ１７０）、送電装置２０の送電制御装置２５に送電停止指令を送信する（ステップＳ１８０）。充電制御装置１０５は、送電制御装置２５に送電停止指令を送信した後、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。受電装置１０側から送電停止指令を受信した送電制御装置２５は、電力機器２３から送電コイル２１への電力供給を停止させる。

また、金属片温度Ｔが送電停止温度Ｔｓｔｏｐを超えたことによりステップＳ１７０にてフラグＦを値１に設定した場合、充電制御装置１０５は、次のステップＳ１３０にてフラグＦが値１であると判断し、ステップＳ１２０にて設定した金属片温度Ｔが予め定められた送電再開温度Ｔｒｓｔ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１９０）。送電再開温度Ｔｒｓｔは、受電コイル１１の周辺に配置されるフロアパネル１０１といった構成部材の温度変化特性等を考慮して送電停止温度Ｔｓｔｏｐよりも充分に低い値に定められる。充電制御装置１０５は、金属片温度Ｔが送電再開温度Ｔｒｓｔを超えていると判断した場合、送電装置２０からの送電を再開させることなく、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。

これに対して、金属片温度Ｔが送電再開温度Ｔｒｓｔ以下であると判断した場合、充電制御装置１０５は、受電コイル１１の周辺の部材が充分に降温したとみなし、フラグＦを値０に設定すると共に、送電装置２０の送電制御装置２５に送電再開指令を送信する（ステップＳ２００）。更に、充電制御装置１０５は、ステップＳ１５０にて要求送電電力Ｐｒｅｑを設定すると共に、設定した要求送電電力Ｐｒｅｑを送電制御装置２５に送信し（ステップＳ１６０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。受電装置１０側から送電再開指令および要求送電電力Ｐｒｅｑを受信した送電制御装置２５は、受電装置１０への送電を再開させると共に、要求送電電力Ｐｒｅｑに応じた高周波電力が送電コイル２１に供給されるように電力機器２３を制御する。

上述のように、充電制御装置１０５は、送電装置２０から受電装置１０に電力が供給されている際に、金属片温度Ｔ、すなわち前側および後側温度センサ１６ｆ，１６ｒにより検出される温度ＴｆまたはＴｒが送電停止温度Ｔｓｔｏｐを超えた場合、送電装置２０に送電停止指令を出力する（ステップＳ１４０，Ｓ１７０，Ｓ１８０）。これにより、昇温したフロアパネル１０１といった車両１００の構成部材の温度を低下させることが可能となる。

また、充電制御装置１０５は、送電装置２０に対して、金属片温度Ｔすなわち前側および後側温度センサ１６ｆ，１６ｒにより検出される温度ＴｆまたはＴｒに応じた要求送電電力Ｐｒｅｑを出力し、金属片温度Ｔすなわち温度ＴｆまたはＴｒが高いほど小さくなるように要求送電電力Ｐｒｅｑを設定する（ステップＳ１５０、Ｓ１６０）。これにより、フロアパネル１０１といった構成部材の高温化を抑制しつつ、送電装置２０からの送電をできるだけ停止させないようにすることが可能となる。

そして、充電制御装置１０５は、ステップＳ１１０にて、ＳＯＣが目標値に達してバッテリ２００の充電が完了したと判断すると、送電装置２０の送電制御装置２５に送電停止指令を送信し（ステップＳ２１０）、本ルーチンを終了させる。

以上説明したように、給電システム１の受電装置１０は、巻き線を巻回することにより形成された受電コイル１１と、当該受電コイル１１を収容すると共に、受電コイル１１の巻回軸が車両１００の上下方向に延在するように当該車両１００のフロアパネル１０１に取り付けられる筐体１５と、充電制御装置１０５とを含む。また、筐体１５には、受電コイル１１の周囲に位置するように前側および後側金属片１４ｆ，１４ｒが取り付けられると共に、前側および後側金属片１４ｆ，１４ｒの温度Ｔｆ，Ｔｒを検出する前側および後側温度センサ１６ｆ，１６ｒが設けられる。更に、充電制御装置１０５は、前側および後側温度センサ１６ｆ，１６ｒにより検出される前側および後側金属片１４ｆ，１４ｒの温度Ｔｆ，Ｔｒに応じて送電装置２０から送電される電力が調整されるように当該送電装置２０に指令信号を出力する（図８のステップＳ１６０，Ｓ１８０，Ｓ２００）。

このように、送電装置２０から受電装置１０に電力が非接触で供給される際に、金属片１４ｆ，１４ｒの温度Ｔｆ，Ｔｒに応じて送電装置２０から送電される電力を調整することで、車両１００のフロアパネル１０１といった構成部材の高温化を良好に抑制することが可能となる。更に、筐体１５に金属片１４ｆ，１４ｒおよび温度センサ１６ｆ，１６ｒを設けることで、車両１００のフロアパネル１０１等の曝露環境に温度センサを複数設ける必要がなくなる。

なお、受電装置１０の充電制御装置１０５は、ステップＳ１５０にて送電装置２０への要求送電電力Ｐｒｅｑを前側および後側温度センサ１６ｆ，１６ｒにより検出される温度Ｔｆ，Ｔｒが高いほど小さくなるように設定するが、これに限られるものではない。すなわち、図８のステップＳ１５０では、バッテリ２００のＳＯＣのみに応じて要求送電電力Ｐｒｅｑが設定されてもよい。

また、図４において二点鎖線で示すように、受電装置１０の筐体１５には、受電コイル１１よりも車両１００の車幅方向における左側（一側）に位置する左側金属片（一側金属片）１４Ｌと、左側金属片１４Ｌの温度を検出する左側温度センサ１６Ｌと、受電コイル１１よりも車幅方向における右側（他側）に位置するように筐体１５に取り付けられる右側金属片（他側金属片）１４Ｒと、右側金属片１４Ｒの温度を検出する右側温度センサ１６Ｒとが設けられてもよい。この場合、左側および右側金属片１４Ｌ，１４Ｒは、図４において二点鎖線で示すように、筐体１５の前後方向における中央部かつ左側または右側の側壁部１５４ｘとそれに対向するコア部材１１０の周縁部１１１ｘとの間に配置されるとよい。これにより、送電装置２０に対する車両１００の停車位置が当該車両１００の前後方向および車幅方向の双方にズレたとしても、筐体１５の複数の金属片１４ｆ，１４ｒ，１４Ｌ，１４Ｒの温度に基づいて、フロアパネル１０１といった車両１００の構成部材の高温化を極めて良好に抑制することが可能となる。更に、車両１００の前後方向における送電コイル２１の寸法が車両１００の車幅方向における送電コイル２１の寸法よりも大きく定められる場合、受電装置１０の筐体１５に左側金属片（一側金属片）１４Ｌおよび右側金属片（他側金属片）１４Ｒのみが設けられてもよい。そして、前側および後側金属片１４ｆ，１４ｒは、それぞれ複数設けられてもよく、左側および右側金属片１４Ｌ，１４Ｒは、それぞれ複数設けられてもよい。

加えて、送電装置２０には、複数の放熱フィンを有する放熱器が例えば筐体３０と当接するように設けられてもよく、筐体３０あるいはカバー３２に複数の放熱フィンが配設されてもよい。これにより、送電装置２０から受電装置１０への送電に際して発熱する整流器やインバータ、フィルタといった電力機器２３を良好に冷却することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記発明を実施するための形態は、あくまで課題を解決するための手段の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。

本発明は、コイルユニットや非接触式給電システムの製造産業等において利用可能である。

１給電システム、１０受電装置、１１受電コイル、１１ｃ空芯部、１２コンデンサ、１４Ｌ左側金属片、１４Ｒ右側金属片、１４ｆ前側金属片、１４ｒ後側金属片、１５筐体、１６Ｌ左側温度センサ、１６Ｒ右側温度センサ、１６ｆ前側温度センサ、１６ｒ後側温度センサ、１７シールド部材、１７ｘ，１７ｙ周縁部、１８保護部材、１９ワイヤーハーネス、２０送電装置、２１送電コイル、２１ｃ空芯部、２２コンデンサ、２３電力機器、２４通信アンテナ、２５送電制御装置、３０筐体、３１ベース部材、３２カバー、３３シールド部材、４０交流電源、１００車両、１０１フロアパネル、１０２排気管、１０４通信アンテナ、１０５充電制御装置、１１０コア部材、１１１平板部、１１１ｘ，１１１ｙ周縁部、１１２突出部、１１３壁部、１１４天板部、１５１ベース部材、１５２カバー、１５３天板部、１５４ｘ，１５４ｙ側壁部、１５５取付フランジ部、１５７隔壁、２００バッテリ、２１０コア部材、２１１平板部、２１１ｘ、２１１ｙ側縁部、２１２突出部、２１３壁部、２１４天板部、２１５絶縁部材、３３１コア支持部、３３２突出支持部、３３３壁部、３３４天板部、３３５支持壁部、ＥＧエンジン、ＭＧ電動機。

Claims

車両の下方に配置される送電装置と、前記車両に搭載されると共に前記送電装置からの電力を非接触で受電する受電装置とを含む給電システムにおいて、
前記受電装置は、
巻き線を巻回することにより形成された受電コイルと、
前記受電コイルを収容すると共に、前記受電コイルの巻回軸が前記車両の上下方向に延在するように該車両のフロアパネルに取り付けられる筐体と、
前記受電コイルの周囲に位置するように前記筐体に取り付けられた少なくとも１つの金属片と、
前記金属片の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサにより検出される温度に応じて前記送電装置から送電される電力が調整されるように該送電装置に指令信号を出力する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記金属片の温度と前記送電装置に対する送電電力の要求値との相関を記憶しており、前記送電装置に対して、前記温度センサにより検出される温度に応じた前記要求値を出力し、
前記要求値は、前記温度センサにより検出される温度が高いほど小さくなるように設定されることを特徴とする給電システム。
請求項１に記載の給電システムにおいて、
前記送電装置は、巻き線を巻回することにより形成された送電コイルを有すると共に、前記送電コイルの巻回軸が前記車両の上下方向に延在するように前記車両の停車スペースに設置され、
前記車両の車幅方向における前記送電コイルの寸法は、前記車両の前後方向における前記送電コイルの寸法よりも大きく、
前記金属片は、前記受電コイルよりも前記車両の前部側に位置するように前記筐体に取り付けられる前側金属片と、前記受電コイルよりも前記車両の後部側に位置するように前記筐体に取り付けられる後側金属片とを含むことを特徴とする給電システム。
請求項１または２記載の給電システムにおいて、
前記金属片は、前記受電コイルよりも前記車両の車幅方向における一側に位置するように前記筐体に取り付けられる一側金属片と、前記受電コイルよりも前記車幅方向における他側に位置するように前記筐体に取り付けられる他側金属片とを含むことを特徴とする給電システム。
請求項１から３の何れか一項に記載の給電システムにおいて、
前記制御装置は、前記送電装置から前記受電装置に電力が供給されている際に前記温度センサにより検出される温度が予め定められた閾値を超えた場合、前記送電装置に送電停止指令を出力することを特徴とする給電システム。