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公開番号2024124420
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-12
出願番号2024101682,2023068370
出願日2024-06-25,2019-02-28
発明の名称走行中非接触給電システム及び非接触給電装置
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人明成国際特許事務所
主分類H02J 50/40 20160101AFI20240905BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力脈動を抑制しつつ、装置構成を簡略化できる技術を提供する。
【解決手段】走行中非接触給電システムは、道路の進行方向に沿って設置された複数の1次コイル112と、車両200に搭載された2次コイル212とを用いて車両の走行中に車両に給電する。1次コイル112は単相コイルであり、2次コイル212は、M個のコイルで構成されたM相コイルであり、車両の前後方向に沿って並ぶM個のコイルのうちの中央に存在する特定相のコイルは、他の相のコイルよりもコイル面積が小さく設定されている。
【選択図】図11B
特許請求の範囲【請求項１】
道路の進行方向に沿って設置された複数の１次コイル（１１２）と、車両（２００）に搭載された２次コイル（２１２）とを用いて前記車両の走行中に前記車両に給電する走行中非接触給電システムであって、
前記１次コイルは単相コイルであり、
Ｍを３以上の整数としたとき、前記２次コイルは、Ｍ個のコイルで構成されたＭ相コイルであり、
前記車両の前後方向に沿って並ぶ前記Ｍ個のコイルのうちの中央に存在する特定相のコイルは、他の相のコイルよりもコイル面積が小さく設定されている、走行中非接触給電システム。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
道路の進行方向に沿って設置された複数の１次コイル（１１２）と、車両（２００）に搭載された２次コイル（２１２）とを用いて前記車両の走行中に前記車両に給電する走行中非接触給電システムであって、
前記１次コイルは単相コイルであり、
Ｍを３以上の整数としたとき、前記２次コイルは、Ｍ個のコイルで構成されたＭ相コイルであり、
前記２次コイルには磁性体ヨーク（２１４）が設けられており、
前記車両の前後方向に沿って並ぶ前記Ｍ個のコイルのうちの中央に存在する特定相のコイルは、他の相のコイルよりも前記磁性体ヨークからの距離が大きな位置に設置されている、走行中非接触給電システム。
【請求項３】
道路の進行方向に沿って設置された複数の１次コイル（１１２）と、車両（２００）に搭載された２次コイル（２１２）とを用いて前記車両の走行中に前記車両に給電する走行中非接触給電システムであって、
前記１次コイルは単相コイルであり、
Ｍを３以上の整数としたとき、前記２次コイルは、Ｍ個のコイルで構成されたＭ相コイルであり、
前記Ｍ個のコイルのうちの少なくとも１相のコイルの巻き方向は、他の相のコイルの巻き方向と異なり、
前記車両の前後方向に測った前記Ｍ個のコイルの相互のずれ幅（Ｄｂ）が、前記１次コイルの電気角の（３６０÷Ｍ÷２）度以上（３６０÷Ｍ÷２＋２０）度以下の範囲内に相当する値に設定されている、走行中非接触給電システム。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか一項に記載の走行中非接触給電システムであって、
前記車両の前後方向に測った前記Ｍ個のコイルの相互のずれ幅（Ｄｂ）が、前記１次コイルの電気角の（３６０÷Ｍ）度に相当する長さよりも大きく設定されている、走行中非接触給電システム。
【請求項５】
請求項２に記載の走行中非接触給電システムであって、
前記Ｍ個のコイルは、前記車両の前後方向に沿って延びるコイルエンド（Ｃｅ）と、前記車両の幅方向に沿って延びる主コイル部（Ｍｃ）とを有しており、
前記Ｍ個のコイルを前記磁性体ヨークの表面に垂直な方向から観察したとき、前記コイルエンドは前記磁性体ヨークの外側に配置されている、走行中非接触給電システム。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の走行中非接触給電システムであって、
前記Ｍ個のコイルのうちの少なくとも１相のコイルの巻き方向は、他の相のコイルの巻き方向と異なる、走行中非接触給電システム。
【請求項７】
請求項３に記載の走行中非接触給電システムであって、
前記Ｍ個のコイルの巻き方向は、前記車両の前後方向に沿った前記Ｍ個のコイルの配列順に、交互に逆方向となっている、走行中非接触給電システム。
【請求項８】
請求項１～３のいずれか一項に記載の走行中非接触給電システムであって、
Ｗｃを各コイルの巻線幅としたとき、前記車両の前後方向に測った前記Ｍ個のコイルの各コイルの長さが、前記１次コイルの電気角の（１８０－１８０÷Ｍ－Ｗｃ）度に相当する値以下に設定されている、走行中非接触給電システム。
【請求項９】
請求項１～８のいずれか一項に記載の走行中非接触給電システムであって、
前記１次コイルには磁性体ヨーク（１１４）が設けられており、
前記１次コイル用の前記磁性体ヨークは、前記１次コイルのコイル線が存在する位置以外の位置に設けられたギャップを有する、走行中非接触給電システム。
【請求項１０】
請求項１～９のいずれか一項に記載の走行中非接触給電システムであって、
前記１次コイルには第１共振コンデンサ（１１６）が並列に接続されており、
前記２次コイルには第２共振コンデンサ（２１６）が並列に接続されている、走行中非接触給電システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両の走行中に非接触で車両に給電する技術に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車両の走行中に非接触で車両に給電する技術が開示されている。この従来技術では、道路に設置される１次コイルと車両に搭載される２次コイルは、それぞれ３相コイルとして構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０１５－５２１４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、１次コイルと２次コイルの両方が３相コイルなので、走行中の電力脈動は小さいが、装置が大型化してしまいコストも増大するという問題がある。そこで、電力脈動を抑制しつつ、装置構成を簡略化できる技術が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一形態によれば、道路の進行方向に沿って設置された複数の１次コイル（１１２）と、車両（２００）に搭載された２次コイル（２１２）とを用いて前記車両の走行中に前記車両に給電する走行中非接触給電システムが提供される。この走行中非接触給電システムでは、前記１次コイルは単相コイルであり、Ｍを３以上の整数としたとき、前記２次コイルは、Ｍ個のコイルで構成されたＭ相コイルであり、前記車両の前後方向に沿って並ぶ前記Ｍ個のコイルのうちの中央に存在する特定相のコイルは、他の相のコイルよりもコイル面積が小さく設定されている。
【０００６】
この走行中非接触給電システムによれば、１次コイル（１１２）と２次コイル（２１２）のうち、１次コイルは単相コイルであり、２次コイルは、Ｍ個のコイルで構成されたＭ相コイルであり、車両の前後方向に沿って並ぶＭ個のコイルのうちの中央に存在する特定相のコイルは、他の相のコイルよりもコイル面積が小さく設定されているので、簡素な構成で電力脈動の少ない給電を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
走行中非接触給電システムの全体構成を示すブロック図。
１次コイルが３相で２次コイルが単相のコイル構成を示す説明図。
１次コイルが２相で２次コイルが単相のコイル構成を示す説明図。
１次コイルが単相で２次コイルが３相のコイル構成を示す説明図。
１次コイルが単相で２次コイルが２相のコイル構成を示す説明図。
Ｓ－Ｓ方式（１次側直列２次側直列方式）の共振回路を示す説明図。
Ｐ－Ｐ方式（１次側並列２次側並列方式）の共振回路を示す説明図。
Ｐ－Ｓ方式（１次側並列２次側直列方式）の共振回路を示す説明図。
Ｓ－Ｐ方式（１次側直列２次側並列方式）の共振回路を示す説明図。
ＰＳ－Ｐ方式（１次側並列直列２次側並列方式）の共振回路を示す説明図。
他の共振回路を示す説明図。
コイル構成と共振方式の組み合わせ毎のコイル効率を示す説明図。
コイル構成と共振方式の組み合わせ毎の電力脈動を示す説明図。
コイル構成と他の共振方式の組み合わせ毎の電力脈動を示す説明図。
コイル構成の評価結果を示す説明図。
１次コイルが多相で２次コイルが単相の場合のインバータ出力を示す説明図。
１次コイルが単相で２次コイルが多相の場合のインバータ出力を示す説明図。
１次コイルが単相で２次コイルが３相の場合の電力脈動を示す説明図。
１次コイルが単相で２次コイルが２相の場合の電力脈動を示す説明図。
図８Ｂと図８Ｃに対して基準となる構成の電力脈動を示す説明図。
２次コイルの２相コイルのずれ幅を１次コイルの電気角の９０度に相当する長さより大きくした構成の電力脈動を示す説明図。
２次コイルの磁性体ヨークの長さを１次コイルの電気角の３６０度に相当する長さより大きくした構成の電力脈動を示す説明図。
２相の２次コイルの機械的位相と１次コイル／２次コイルの結合係数の２乗の２次成分の振幅との関係を示すグラフ。
２相の２次コイルの機械的位相と相互インダクタンスとの関係を示すグラフ。
２相の２次コイルの機械的位相と電力脈動との関係を示すグラフ。
図１０Ｂと図１０Ｃに対して基準となる３相の２次コイルの電力脈動を示す説明図。
３相の２次コイルの各コイルのずれ幅を１次コイルの電気角の１２０度に相当する長さより大きくした構成の電力脈動を示す説明図。
３相の２次コイルの磁性体ヨークの長さを１次コイルの電気角の３６０度に相当する長さより大きくした構成の電力脈動を示す説明図。
３相の２次コイルのコイルエンドを磁性体ヨークの外側に配置した構成を示す説明図。
３相の２次コイルのうちの中央のコイルのコイル面積を他のコイルのコイル面積よりも小さくした構成を示す説明図。
３相の２次コイルのうちの中央のコイルを他のコイルよりも磁性体ヨークからの距離が大きな位置に設置した構成を示す説明図。
３相の２次コイルの各コイルの磁性体ヨークからの距離を順次大きくした構成を示す説明図。
３相の２次コイルの各コイルの巻き方を同じにした構成を示す説明図。
３相の２次コイルの各コイルの巻き方を交互に逆方向とした構成を示す説明図。
５相の２次コイルの各コイルの巻き方を同じにした構成を示す説明図。
５相の２次コイルの各コイルの巻き方を交互に逆方向とした構成を示す説明図。
３相の２次コイルのｚ方向の配置を示す説明図。
３相の２次コイルの各コイルの長さを短くした構成と配置を示す説明図。
１次コイルの磁性体ヨークを密に配置した場合の電力脈動を示す説明図。
１次コイルの磁性体ヨークにギャップを設けた場合の電力脈動を示す説明図。
送電回路の回路構成と電流経路の例を示す説明図。
図１７Ａの送電回路を用いて実現可能な他の電流経路を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１に示すように、走行中非接触給電システムは、道路ＲＳに設置された非接触給電装置１００と、道路ＲＳを走行する車両２００とを含み、車両２００の走行中に非接触給電装置１００から車両２００に給電することが可能なシステムである。車両２００は、例えば、電気自動車やハイブリッド車として構成される。図１において、ｘ軸方向は車両２００の進行方向を示し、ｙ軸方向は車両２００の幅方向を示し、ｚ軸方向は鉛直上方向を示す。後述する他の図におけるｘ，ｙ，ｚ軸の方向も、図１と同じ方向を示している。
【０００９】
非接触給電装置１００は、複数の送電コイル部１１０と、複数の送電コイル部１１０に交流電圧を供給する複数の送電回路１２０と、複数の送電回路１２０に直流電圧を供給する電源回路１３０と、受電コイル位置検出部１４０とを備えている。
【００１０】
複数の送電コイル部１１０は、道路ＲＳの進行方向に沿って設置されている。個々の送電コイル部１１０は、１次コイルを含んでいる。１次コイルを「送電コイル」とも呼ぶ。送電コイル部１１０の具体的な構成例については後述する。１次コイルは送電コイル部１１０として構成されている必要はなく、道路ＲＳの進行方向に沿って複数の１次コイルが設置されていればよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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