受電装置およびそれを備える車両
【課題】高電圧部の受電経路に検出装置を設けることなく受電電圧を検出可能な、共鳴法を用いた受電装置およびそれを備える車両を提供する。
【解決手段】共鳴コイル２１０は、車両外部の給電装置１００に含まれる共鳴コイル１４０と電磁場を介して共鳴することにより共鳴コイル１４０から非接触で受電するように構成される。電磁誘導コイル２２０は、共鳴コイル１４０により受電された電力を電磁誘導により取出して整流回路２３０へ出力するように構成される。検出用コイル２７０は、共鳴コイル１４０により受電された電力を電磁誘導により取出し、かつ、共鳴コイル１４０との電磁的な結合度合いが電磁誘導コイル２２０よりも小さくなるように構成される。
【解決手段】共鳴コイル２１０は、車両外部の給電装置１００に含まれる共鳴コイル１４０と電磁場を介して共鳴することにより共鳴コイル１４０から非接触で受電するように構成される。電磁誘導コイル２２０は、共鳴コイル１４０により受電された電力を電磁誘導により取出して整流回路２３０へ出力するように構成される。検出用コイル２７０は、共鳴コイル１４０により受電された電力を電磁誘導により取出し、かつ、共鳴コイル１４０との電磁的な結合度合いが電磁誘導コイル２２０よりも小さくなるように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、受電装置およびそれを備える車両に関し、特に、車両外部の給電装置に設けられた送電用コイルと車両に搭載された受電用コイルとが電磁場を介して共鳴することにより、給電装置から非接触で受電する受電装置およびそれを備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境に配慮した車両として、電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両が大きく注目されている。これらの車両は、走行駆動力を発生する電動機と、その電動機に供給される電力を蓄える再充電可能な蓄電装置とを搭載する。なお、ハイブリッド自動車は、電動機とともに内燃機関をさらに動力源として搭載した自動車や、車両駆動用の直流電源として蓄電装置とともに燃料電池をさらに搭載した自動車等である。
【０００３】
ハイブリッド自動車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源から車載の蓄電装置を充電可能な車両が知られている。たとえば、家屋に設けられた電源コンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置を充電可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド自動車」が知られている。
【０００４】
一方、送電方法として、電源コードや送電ケーブルを用いないワイヤレス送電が近年注目されている。このワイヤレス送電技術としては、有力なものとして、電磁誘導を用いた送電、マイクロ波を用いた送電、および共鳴法による送電の３つの技術が知られている。
【０００５】
このうち、共鳴法は、一対の共鳴器（たとえば一対の自己共振コイル）を電磁場（近接場）において共鳴させ、電磁場を介して送電する非接触の送電技術であり、数ｋＷの大電力を比較的長距離（たとえば数ｍ）送電することも可能である。
【０００６】
この共鳴法を用いた給電装置および受電装置として、たとえば、特開２００９−１０６１３６号公報に開示された電動車両および車両用給電装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１０６１３６号公報
【特許文献２】特開平３−２０７２２７公報
【特許文献３】特表２００９−５０１５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
共鳴法を用いた給電システムにおいては、給電装置と受電装置との間の距離に応じて受電特性が変化するので、給電装置からテスト送電を行ない、そのときの受電電圧を測定することによって、給電装置と車両に搭載された受電装置との間の距離を推定することが可能である。
【０００９】
しかしながら、受電電圧を検出する検出装置を高電圧部の受電経路に設ける場合には、検出装置から検出信号を受ける制御装置に高電圧がかかることのないように、検出装置と制御装置との間にフォトカプラ等を設けるなどして制御装置を検出装置と絶縁する必要がある。また、検出装置にも高電圧がかかり得るので、検出装置の耐圧も確保する必要がある。このように、高電圧部の受電経路に検出装置を設けることには問題があるところ、上記の特開２００９−１０６１３６号公報では、この点については特に検討されていない。
【００１０】
それゆえに、この発明の目的は、高電圧部の受電経路に検出装置を設けることなく受電電圧を検出可能な受電装置およびそれを備える車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明によれば、受電装置は、車両に搭載され、受電用コイルと、電磁誘導コイルと、検出用コイルとを備える。受電用コイルは、車両外部の給電装置に含まれる送電用コイルと電磁場を介して共鳴することにより送電用コイルから非接触で受電するように構成される。電磁誘導コイルは、受電用コイルにより受電された電力を電磁誘導により取出して車両の電気システムへ出力するように構成される。検出用コイルは、受電用コイルにより受電された電力を電磁誘導により取出し、かつ、受電用コイルとの電磁的な結合度合いが電磁誘導コイルよりも小さくなるように構成される。
【００１２】
好ましくは、検出用コイルは、受電用コイルによる受電時に当該検出用コイルの出力電圧が予め定められた電圧よりも低くなるように構成される。
【００１３】
好ましくは、受電装置は、検出装置と、制御装置とをさらに備える。検出装置は、検出用コイルの出力電圧を検出するためのものである。制御装置は、絶縁回路を介することなく出力電圧の検出値を検出装置から受ける。
【００１４】
好ましくは、検出用コイルのコイル径は、電磁誘導コイルのコイル径と異なる。そして、検出用コイルは、電磁誘導コイルと略同一平面内に配設される。
【００１５】
さらに好ましくは、検出用コイルのコイル径は、電磁誘導コイルのコイル径よりも小さい。
【００１６】
また、好ましくは、検出用コイルのコイル径は、電磁誘導コイルのコイル径と同等である。そして、検出用コイルは、受電用コイルとの距離が電磁誘導コイルと受電用コイルとの間の距離と異なるように配設される。
【００１７】
好ましくは、受電用コイル、電磁誘導コイルおよび検出用コイルは、略同軸上に配設される。
【００１８】
好ましくは、受電装置は、受電用コイルを巻き付けるためのボビンをさらに備える。そして、電磁誘導コイルおよび検出用コイルは、ボビンに取り付けられる。
【００１９】
また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかの受電装置と、受電装置に含まれる電磁誘導コイルから出力される電力を受ける電気システムとを備える。
【発明の効果】
【００２０】
この発明においては、受電用コイルにより受電された電力を電磁誘導により取出し、かつ、受電用コイルとの電磁的な結合度合いが電磁誘導コイルよりも小さくなるように構成された検出用コイルを設けたので、高電圧部の受電経路から絶縁された検出装置を構成することができ、さらに検出用コイルに高電圧がかかることもない。
【００２１】
したがって、この発明によれば、検出用コイルと低電圧部の制御装置等とのインターフェースを簡略化することができる。また、検出用コイルの電圧を検出する検出回路等の耐圧低減によるコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態１による車両給電システムの全体構成を示す機能ブロック図である。
【図２】共鳴法による送電の原理を説明するための図である。
【図３】電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。
【図４】車両における検出用コイルの他の構成を示した図である。
【図５】実施の形態２における車両の検出用コイルの構成を示した図である。
【図６】変形例における検出用コイルの構成を示した図である。
【図７】実施の形態３における車両の各コイルの構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２４】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による車両給電システムの全体構成を示す機能ブロック図である。図１を参照して、この車両給電システムは、給電装置１００と、車両２００とを備える。
【００２５】
給電装置１００は、高周波電源装置１１０と、同軸ケーブル１２０と、電磁誘導コイル１３０と、共鳴コイル１４０とを含む。また、給電装置１００は、通信アンテナ１５０と、通信装置１６０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０とをさらに含む。
【００２６】
高周波電源装置１１０は、たとえば系統電源に接続された電源プラグ３５０から受ける系統電力を所定の高周波電力に変換し、その高周波電力を同軸ケーブル１２０へ出力する。なお、高周波電源装置１１０によって生成される高周波電力の周波数は、たとえば１Ｍ〜１０数ＭＨｚの範囲の所定値に設定される。
【００２７】
電磁誘導コイル１３０は、共鳴コイル１４０と所定の間隔をおいて共鳴コイル１４０と略同軸上に配設される。電磁誘導コイル１３０は、電磁誘導により共鳴コイル１４０と磁気的に結合可能であり、高周波電源装置１１０から同軸ケーブル１２０を介して供給される高周波電力を電磁誘導により共鳴コイル１４０へ給電するように構成される。
【００２８】
共鳴コイル１４０は、ＬＣ共振コイルであり、電磁誘導コイル１３０から電磁誘導により電力の供給を受ける。そして、共鳴コイル１４０は、車両２００に搭載された受電用の共鳴コイル２１０と電磁場を介して共鳴することにより車両２００へ非接触で電力を送電するように構成される。なお、共鳴コイル１４０は、車両２００の共鳴コイル２１０との距離や共鳴周波数等に基づいて、Ｑ値（たとえば、Ｑ＞１００）および結合度κ等が大きくなるようにコイル径や巻数が適宜設定される。
【００２９】
通信アンテナ１５０は、通信装置１６０に接続される。通信装置１６０は、車両２００の通信装置３１０と通信を行なうための通信インターフェースであり、車両２００の通信装置３１０から送信された情報を受信してＥＣＵ１７０へ出力する。なお、車両２００の通信装置３１０から通信装置１６０へ送信される情報には、たとえば、送電要求指令や車両２００の受電電力等の情報が含まれる。
【００３０】
ＥＣＵ１７０は、高周波電源装置１１０の動作を制御する。具体的には、通信装置１６０によって送電要求指令が受信されると、ＥＣＵ１７０は、所定の高周波電力を生成するように高周波電源装置１１０を制御する。
【００３１】
一方、車両２００は、共鳴コイル２１０と、電磁誘導コイル２２０と、整流回路２３０と、充電器２４０と、蓄電装置２５０と、動力出力装置２６０とを含む。また、車両２００は、検出用コイル２７０と、検出装置２８０と、ＥＣＵ２９０と、絶縁回路３００と、通信装置３１０と、通信アンテナ３２０とをさらに含む。
【００３２】
共鳴コイル２１０は、ＬＣ共振コイルであり、給電装置１００に含まれる送電用の共鳴コイル１４０と電磁場を介して共鳴することにより給電装置１００から非接触で電力を受電するように構成される。なお、この共鳴コイル２１０も、給電装置１００の共鳴コイル１４０との距離や共鳴周波数等に基づいて、Ｑ値（たとえば、Ｑ＞１００）および結合度κ等が大きくなるようにコイル径や巻数が適宜設定される。
【００３３】
電磁誘導コイル２２０は、共鳴コイル２１０と所定の間隔をおいて共鳴コイル２１０と略同軸上に配設される。電磁誘導コイル２２０は、電磁誘導により共鳴コイル２１０と磁気的に結合可能であり、共鳴コイル２１０によって受電された電力を電磁誘導により取出して整流回路２３０へ出力するように構成される。
【００３４】
整流回路２３０は、電磁誘導コイル２２０を用いて共鳴コイル２１０から取出された電力（交流）を整流して充電器２４０へ出力する。充電器２４０は、ＥＣＵ２９０からの制御信号に基づいて、整流回路２３０によって整流された電力を蓄電装置２５０の電圧レベルに変換して蓄電装置２５０へ出力する。
【００３５】
蓄電装置２５０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池から成る。蓄電装置２５０は、充電器２４０から供給される電力を蓄えるほか、動力出力装置２６０によって発電される回生電力も蓄える。そして、蓄電装置２５０は、その蓄えた電力を動力出力装置２６０へ供給する。なお、蓄電装置２５０として大容量のキャパシタも採用可能であり、給電装置１００から供給される電力や動力出力装置２６０からの回生電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力を動力出力装置２６０へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。
【００３６】
動力出力装置２６０は、蓄電装置２５０に蓄えられる電力を用いて車両２００の走行駆動力を発生するように構成される。特に図示しないが、動力出力装置２６０は、たとえば、蓄電装置２５０から出力される電力を受けるインバータ、インバータによって駆動されるモータ、モータから駆動力を受ける駆動輪等を含む。なお、動力出力装置２６０は、蓄電装置２５０を充電するための発電機を駆動可能なエンジンを含んでもよい。
【００３７】
検出用コイル２７０は、電磁誘導により共鳴コイル２１０と磁気的に結合可能であり、共鳴コイル２１０によって受電された電力を電磁誘導により取出し、かつ、共鳴コイル２１０との電磁的な結合度合いが電磁誘導コイル２２０よりも小さくなるように構成される。より詳しくは、検出用コイル２７０は、共鳴コイル２１０による給電装置１００からの受電時に、検出用コイル２７０の出力電圧が予め定められた電圧（たとえば、車両２００の補機電圧の上限値）よりも低くなるように構成される。この実施の形態１では、検出用コイル２７０は、電磁誘導コイル２２０よりもコイル径が小さく構成され、共鳴コイル２１０および電磁誘導コイル２２０と略同軸上であって、かつ、電磁誘導コイル２２０と略同一平面内に配設される。
【００３８】
この検出用コイル２７０は、共鳴コイル２１０による受電を検出するために、電磁誘導コイル２２０とは別に設けられたものである。すなわち、たとえば、車両２００の共鳴コイル２１０と給電装置１００の共鳴コイル１４０との位置合わせの実行時、給電装置１００の共鳴コイル１４０から微弱電力を出力し、車両２００の受電経路（たとえば、整流回路２３０の前後）において検出される電力の大きさに応じて共鳴コイル１４０，２１０間の距離を推定可能である。しかしながら、受電電圧を検出する検出回路を高電圧部の受電経路に設けると、検出回路から検出信号を受けるＥＣＵ２９０に高電圧がかかることのないように、検出回路とＥＣＵ２９０との間にフォトカプラ等を設けるなどしてＥＣＵ２９０を検出回路と絶縁する必要がある。また、検出回路にも高電圧がかかり得るので、検出回路の耐圧も確保する必要がある。そこで、この実施の形態１では、共鳴コイル２１０との電磁的な結合度合いが電磁誘導コイル２２０よりも小さくなるように構成された検出用コイル２７０を電磁誘導コイル２２０とは別に設け、この検出用コイル２７０を用いて共鳴コイル２１０による受電を検出することとしたものである。
【００３９】
検出装置２８０は、検出用コイル２７０に接続され、検出用コイル２７０の出力電圧を検出する。あるいは、検出装置２８０は、必要に応じて、検出用コイル２７０の出力電圧の波形を測定したり、出力電圧の包絡線を検波したりするものであってもよい。そして、検出装置２８０は、検出用コイル２７０の出力電圧の検出値をＥＣＵ２９０へ出力する。
【００４０】
ＥＣＵ２９０は、給電装置１００から車両２００への送電を要求する送電要求指令を通信装置３１０へ出力する。そして、給電装置１００から車両２００への給電時、ＥＣＵ２９０は、充電器２４０の動作を制御する。具体的には、ＥＣＵ２９０は、整流回路２３０から出力される電力を蓄電装置２５０の電圧レベルに変換するように充電器２４０を制御する。また、ＥＣＵ２９０は、たとえば、車両２００の共鳴コイル２１０と給電装置１００の共鳴コイル１４０との位置合わせの実行時、検出用コイル２７０の出力電圧の検出値を検出装置２８０から受け、その受けた検出値に基づき共鳴コイル１４０，２１０間の距離を推定することによって上記位置合わせを実行する。
【００４１】
絶縁回路３００は、ＥＣＵ２９０と充電器２４０との間の信号線に設けられ、ＥＣＵ２９０を高電圧部の充電器２４０と絶縁する。絶縁回路３００は、たとえば、フォトカプラ等によって構成される。
【００４２】
通信装置３１０は、給電装置１００の通信装置１６０と通信を行なうための通信インターフェースであり、ＥＣＵ２９０から受ける送電要求指令や受電電力の検出値等の情報を給電装置１００の通信装置１６０へ送信する。通信アンテナ３２０は、通信装置３１０に接続される。
【００４３】
図２は、共鳴法による送電の原理を説明するための図である。図２を参照して、この共鳴法では、２つの音叉が共鳴するのと同様に、２つのＬＣ共振コイル（共鳴コイル）が電磁場（近接場）において共鳴することによって、一方のコイルから他方のコイルへ電磁場を介して電力が伝送される。
【００４４】
具体的には、高周波電源装置１１０に電磁誘導コイル１３０を接続し、電磁誘導により電磁誘導コイル１３０と磁気的に結合される共鳴コイル１４０へ電磁誘導コイル１３０から高周波電力を給電する。共鳴コイル１４０は、ＬＣ共振コイルであり、車両２００の共鳴コイル２１０と電磁場（近接場）を介して共鳴する。そうすると、共鳴コイル１４０から共鳴コイル２１０へ電磁場を介してエネルギー（電力）が移動する。共鳴コイル２１０へ移動したエネルギー（電力）は、電磁誘導により共鳴コイル２１０と磁気的に結合される電磁誘導コイル２２０によって共鳴コイル２１０から取出され、負荷３３０（整流回路２３０以降の電気システム全般を示す。）へ供給される。
【００４５】
図３は、電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図３を参照して、電磁界は３つの成分を含む。曲線ｋ１は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線ｋ２は、波源からの距離の２乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線ｋ３は、波源からの距離の３乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。
【００４６】
この中でも波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域があるが、共鳴法では、この近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギー（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、近接場を利用して、一対の共鳴器（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、一方の共鳴器（給電装置１００の共鳴コイル１４０）から他方の共鳴器（車両２００の共鳴コイル２１０）へエネルギー（電力）を伝送する。この近接場は遠方にエネルギー（電力）を伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電磁界」によりエネルギー（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。
【００４７】
再び図１を参照して、この車両給電システムにおいては、所定の周波数を有する高周波電力が高周波電源装置１１０によって生成される。そして、高周波電源装置１１０から電磁誘導コイル１３０へ同軸ケーブル１２０を介して高周波電力が供給され、電磁誘導コイル１３０から共鳴コイル１４０へ電磁誘導により電力が供給される。
【００４８】
そうすると、給電装置１００の共鳴コイル１４０と車両２００の共鳴コイル２１０とが電磁場を介して共鳴し、共鳴コイル１４０から共鳴コイル２１０へ電力が伝送される。車両２００において共鳴コイル２１０により受電された電力は、電磁誘導コイル２２０によって共鳴コイル２１０から取出され、整流回路２３０および充電器２４０を介して蓄電装置２５０へ供給される。
【００４９】
ここで、受電側の車両２００には、受電検出用の検出用コイル２７０が設けられる。この検出用コイル２７０は、たとえば、車両２００の共鳴コイル２１０と給電装置１００の共鳴コイル１４０との位置合わせの実行時に、車両２００における受電の大きさを検出するために用いられる。検出用コイル２７０は、共鳴コイル２１０との電磁的な結合度合いが電磁誘導コイル２２０よりも小さく、そしてその出力電圧が予め定められた電圧（たとえば、車両２００の補機電圧の上限値）になるように構成され、この実施の形態１では、検出用コイル２７０のコイル径が電磁誘導コイル２２０のコイル径よりも小さく構成される。このような構成により、検出用コイル２７０および検出装置２８０から成る検出回路を高電圧部の受電経路から切離して設けることができる。
【００５０】
なお、上記においては、検出用コイル２７０は、電磁誘導コイル２２０と略同一平面内において共鳴コイル２１０および電磁誘導コイル２２０と略同軸上に配置されるものとしたが、図４に示すように、検出用コイル２７０は、電磁誘導コイル２２０と略同一平面内において、共鳴コイル２１０および電磁誘導コイル２２０の中心軸からずらして配置してもよい。
【００５１】
以上のように、この実施の形態１においては、車両２００において、共鳴コイル２１０により受電された電力を電磁誘導により取出し、かつ、共鳴コイル２１０との電磁的な結合度合いが電磁誘導コイル２２０よりも小さくなるように構成された検出用コイル２７０を設けたので、高電圧部の受電経路から絶縁された検出装置を構成することができ、さらに検出用コイル２７０に高電圧がかかることもない。したがって、この実施の形態１によれば、検出用コイル２７０と低電圧部のＥＣＵ２９０等とのインターフェースを簡略化することができる。また、検出用コイル２７０の電圧を検出する検出装置２８０の耐圧低減によるコスト低減を図ることができる。
【００５２】
また、この実施の形態１によれば、共鳴コイル２１０との電磁的な結合度合いが電磁誘導コイル２２０よりも小さくなる検出用コイル２７０の構成として、検出用コイル２７０のコイル径を電磁誘導コイル２２０のコイル径よりも小さくし、かつ、電磁誘導コイル２２０と略同一平面内に検出用コイル２７０を配設したので、検出用コイル２７０の配置スペースを抑えることができる。
【００５３】
［実施の形態２］
この実施の形態２では、車両２００において、検出用コイル２７０の構成が実施の形態１と異なる。
【００５４】
図５は、実施の形態２における車両２００の検出用コイル２７０の構成を示した図である。図５を参照して、検出用コイル２７０は、共鳴コイル２１０および電磁誘導コイル２２０と略同軸上であって、かつ、共鳴コイル２１０からみて電磁誘導コイル２２０よりも遠い位置に配設される。検出用コイル２７０のコイル径は、電磁誘導コイル２２０のコイル径と略同一に構成される。
【００５５】
なお、検出用コイル２７０は、共鳴コイル２１０および電磁誘導コイル２２０と略同軸上に設けなくてもよく、検出用コイル２７０のコイル径は、電磁誘導コイル２２０のコイル径と異なってもよい。但し、検出用コイル２７０を共鳴コイル２１０および電磁誘導コイル２２０と略同軸上に設けることによって、検出用コイル２７０の配置スペースを確保しやすくなる。また、検出用コイル２７０のコイル径を電磁誘導コイル２２０のコイル径と略同一とすることによって、電磁誘導コイル２２０と同一工程で検出用コイル２７０を製造することができ、製造コストを低減できる。
【００５６】
なお、この実施の形態２における車両２００のその他の構成は、図１に示した実施の形態１における車両２００の構成と同じである。また、実施の形態２における給電装置１００の構成は、図１に示した実施の形態１における給電装置１００と同じである。
【００５７】
以上のように、この実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、検出用コイル２７０とＥＣＵ２９０等とのインターフェースを簡略化することができ、また、検出装置２８０の耐圧低減によるコスト低減を図ることができる。
【００５８】
さらに、この実施の形態２によれば、検出用コイル２７０のコイル径を共鳴コイル２１０や電磁誘導コイル２２０のコイル径と略同一とすることによって、検出用コイル２７０の製造コストを低減することができる。
【００５９】
［変形例］
上記の実施の形態２では、検出用コイル２７０は、共鳴コイル２１０からみて電磁誘導コイル２２０よりも遠い位置に配設されるものとしたが、図６に示すように、共鳴コイル２１０と電磁誘導コイル２２０との間に検出用コイル２７０を設けてもよい。
【００６０】
また、この場合、検出用コイル２７０は、共鳴コイル２１０および電磁誘導コイル２２０と略同軸上に設けなくてもよいし、検出用コイル２７０のコイル径は、電磁誘導コイル２２０のコイル径と異なってもよい。
【００６１】
［実施の形態３］
この実施の形態３では、車両２００において、共鳴コイル２１０、電磁誘導コイル２２０および検出用コイル２７０が同一のボビンに取り付けられる。
【００６２】
図７は、実施の形態３における車両２００の各コイルの構成を示した図である。図７を参照して、車両２００において、共鳴コイル２１０、電磁誘導コイル２２０および検出用コイル２７０は、同一のボビン３４０の外周に巻回される。なお、この図７では、検出用コイル２７０は、共鳴コイル２１０からみて電磁誘導コイル２２０よりも遠い位置に配設されているが、共鳴コイル２１０と電磁誘導コイル２２０との間に検出用コイル２７０を設けてもよい（図示せず）。
【００６３】
なお、この実施の形態３における車両２００のその他の構成は、図１に示した実施の形態１における車両２００の構成と同じである。また、実施の形態３における給電装置１００の構成は、図１に示した実施の形態１における給電装置１００と同じである。
【００６４】
以上のように、この実施の形態３においても、実施の形態１と同様に、検出用コイル２７０とＥＣＵ２９０等とのインターフェースを簡略化することができ、また、検出装置２８０の耐圧低減によるコスト低減を図ることができる。
【００６５】
さらに、この実施の形態３によれば、共鳴コイル２１０、電磁誘導コイル２２０および検出用コイル２７０を同一のボビン３４０に取り付ける構成としたので、共鳴コイル２１０、電磁誘導コイル２２０および検出用コイル２７０から成る受電部の製造が容易であり、かつ、製造コストの低減も図り得る。
【００６６】
なお、上記において、共鳴コイル１４０は、この発明における「送電用コイル」の一実施例に対応し、共鳴コイル２１０は、この発明における「受電用コイル」の一実施例に対応する。
【００６７】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６８】
１００ 給電装置、１１０ 高周波電源装置、１２０ 同軸ケーブル、１３０，２２０ 電磁誘導コイル、１４０，２１０ 共鳴コイル、１５０，３２０ 通信アンテナ、１６０，３１０ 通信装置、１７０，２９０ ＥＣＵ、２００ 車両、２３０ 整流回路、２４０ 充電器、２５０ 蓄電装置、２６０ 動力出力装置、２７０ 検出用コイル、２８０ 検出装置、３００ 絶縁回路、３３０ 負荷、３４０ ボビン、３５０ 電源プラグ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、受電装置およびそれを備える車両に関し、特に、車両外部の給電装置に設けられた送電用コイルと車両に搭載された受電用コイルとが電磁場を介して共鳴することにより、給電装置から非接触で受電する受電装置およびそれを備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境に配慮した車両として、電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両が大きく注目されている。これらの車両は、走行駆動力を発生する電動機と、その電動機に供給される電力を蓄える再充電可能な蓄電装置とを搭載する。なお、ハイブリッド自動車は、電動機とともに内燃機関をさらに動力源として搭載した自動車や、車両駆動用の直流電源として蓄電装置とともに燃料電池をさらに搭載した自動車等である。
【０００３】
ハイブリッド自動車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源から車載の蓄電装置を充電可能な車両が知られている。たとえば、家屋に設けられた電源コンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置を充電可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド自動車」が知られている。
【０００４】
一方、送電方法として、電源コードや送電ケーブルを用いないワイヤレス送電が近年注目されている。このワイヤレス送電技術としては、有力なものとして、電磁誘導を用いた送電、マイクロ波を用いた送電、および共鳴法による送電の３つの技術が知られている。
【０００５】
このうち、共鳴法は、一対の共鳴器（たとえば一対の自己共振コイル）を電磁場（近接場）において共鳴させ、電磁場を介して送電する非接触の送電技術であり、数ｋＷの大電力を比較的長距離（たとえば数ｍ）送電することも可能である。
【０００６】
この共鳴法を用いた給電装置および受電装置として、たとえば、特開２００９−１０６１３６号公報に開示された電動車両および車両用給電装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１０６１３６号公報
【特許文献２】特開平３−２０７２２７公報
【特許文献３】特表２００９−５０１５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
共鳴法を用いた給電システムにおいては、給電装置と受電装置との間の距離に応じて受電特性が変化するので、給電装置からテスト送電を行ない、そのときの受電電圧を測定することによって、給電装置と車両に搭載された受電装置との間の距離を推定することが可能である。
【０００９】
しかしながら、受電電圧を検出する検出装置を高電圧部の受電経路に設ける場合には、検出装置から検出信号を受ける制御装置に高電圧がかかることのないように、検出装置と制御装置との間にフォトカプラ等を設けるなどして制御装置を検出装置と絶縁する必要がある。また、検出装置にも高電圧がかかり得るので、検出装置の耐圧も確保する必要がある。このように、高電圧部の受電経路に検出装置を設けることには問題があるところ、上記の特開２００９−１０６１３６号公報では、この点については特に検討されていない。
【００１０】
それゆえに、この発明の目的は、高電圧部の受電経路に検出装置を設けることなく受電電圧を検出可能な受電装置およびそれを備える車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明によれば、受電装置は、車両に搭載され、受電用コイルと、電磁誘導コイルと、検出用コイルとを備える。受電用コイルは、車両外部の給電装置に含まれる送電用コイルと電磁場を介して共鳴することにより送電用コイルから非接触で受電するように構成される。電磁誘導コイルは、受電用コイルにより受電された電力を電磁誘導により取出して車両の電気システムへ出力するように構成される。検出用コイルは、受電用コイルにより受電された電力を電磁誘導により取出し、かつ、受電用コイルとの電磁的な結合度合いが電磁誘導コイルよりも小さくなるように構成される。
【００１２】
好ましくは、検出用コイルは、受電用コイルによる受電時に当該検出用コイルの出力電圧が予め定められた電圧よりも低くなるように構成される。
【００１３】
好ましくは、受電装置は、検出装置と、制御装置とをさらに備える。検出装置は、検出用コイルの出力電圧を検出するためのものである。制御装置は、絶縁回路を介することなく出力電圧の検出値を検出装置から受ける。
【００１４】
好ましくは、検出用コイルのコイル径は、電磁誘導コイルのコイル径と異なる。そして、検出用コイルは、電磁誘導コイルと略同一平面内に配設される。
【００１５】
さらに好ましくは、検出用コイルのコイル径は、電磁誘導コイルのコイル径よりも小さい。
【００１６】
また、好ましくは、検出用コイルのコイル径は、電磁誘導コイルのコイル径と同等である。そして、検出用コイルは、受電用コイルとの距離が電磁誘導コイルと受電用コイルとの間の距離と異なるように配設される。
【００１７】
好ましくは、受電用コイル、電磁誘導コイルおよび検出用コイルは、略同軸上に配設される。
【００１８】
好ましくは、受電装置は、受電用コイルを巻き付けるためのボビンをさらに備える。そして、電磁誘導コイルおよび検出用コイルは、ボビンに取り付けられる。
【００１９】
また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかの受電装置と、受電装置に含まれる電磁誘導コイルから出力される電力を受ける電気システムとを備える。
【発明の効果】
【００２０】
この発明においては、受電用コイルにより受電された電力を電磁誘導により取出し、かつ、受電用コイルとの電磁的な結合度合いが電磁誘導コイルよりも小さくなるように構成された検出用コイルを設けたので、高電圧部の受電経路から絶縁された検出装置を構成することができ、さらに検出用コイルに高電圧がかかることもない。
【００２１】
したがって、この発明によれば、検出用コイルと低電圧部の制御装置等とのインターフェースを簡略化することができる。また、検出用コイルの電圧を検出する検出回路等の耐圧低減によるコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態１による車両給電システムの全体構成を示す機能ブロック図である。
【図２】共鳴法による送電の原理を説明するための図である。
【図３】電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。
【図４】車両における検出用コイルの他の構成を示した図である。
【図５】実施の形態２における車両の検出用コイルの構成を示した図である。
【図６】変形例における検出用コイルの構成を示した図である。
【図７】実施の形態３における車両の各コイルの構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２４】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による車両給電システムの全体構成を示す機能ブロック図である。図１を参照して、この車両給電システムは、給電装置１００と、車両２００とを備える。
【００２５】
給電装置１００は、高周波電源装置１１０と、同軸ケーブル１２０と、電磁誘導コイル１３０と、共鳴コイル１４０とを含む。また、給電装置１００は、通信アンテナ１５０と、通信装置１６０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０とをさらに含む。
【００２６】
高周波電源装置１１０は、たとえば系統電源に接続された電源プラグ３５０から受ける系統電力を所定の高周波電力に変換し、その高周波電力を同軸ケーブル１２０へ出力する。なお、高周波電源装置１１０によって生成される高周波電力の周波数は、たとえば１Ｍ〜１０数ＭＨｚの範囲の所定値に設定される。
【００２７】
電磁誘導コイル１３０は、共鳴コイル１４０と所定の間隔をおいて共鳴コイル１４０と略同軸上に配設される。電磁誘導コイル１３０は、電磁誘導により共鳴コイル１４０と磁気的に結合可能であり、高周波電源装置１１０から同軸ケーブル１２０を介して供給される高周波電力を電磁誘導により共鳴コイル１４０へ給電するように構成される。
【００２８】
共鳴コイル１４０は、ＬＣ共振コイルであり、電磁誘導コイル１３０から電磁誘導により電力の供給を受ける。そして、共鳴コイル１４０は、車両２００に搭載された受電用の共鳴コイル２１０と電磁場を介して共鳴することにより車両２００へ非接触で電力を送電するように構成される。なお、共鳴コイル１４０は、車両２００の共鳴コイル２１０との距離や共鳴周波数等に基づいて、Ｑ値（たとえば、Ｑ＞１００）および結合度κ等が大きくなるようにコイル径や巻数が適宜設定される。
【００２９】
通信アンテナ１５０は、通信装置１６０に接続される。通信装置１６０は、車両２００の通信装置３１０と通信を行なうための通信インターフェースであり、車両２００の通信装置３１０から送信された情報を受信してＥＣＵ１７０へ出力する。なお、車両２００の通信装置３１０から通信装置１６０へ送信される情報には、たとえば、送電要求指令や車両２００の受電電力等の情報が含まれる。
【００３０】
ＥＣＵ１７０は、高周波電源装置１１０の動作を制御する。具体的には、通信装置１６０によって送電要求指令が受信されると、ＥＣＵ１７０は、所定の高周波電力を生成するように高周波電源装置１１０を制御する。
【００３１】
一方、車両２００は、共鳴コイル２１０と、電磁誘導コイル２２０と、整流回路２３０と、充電器２４０と、蓄電装置２５０と、動力出力装置２６０とを含む。また、車両２００は、検出用コイル２７０と、検出装置２８０と、ＥＣＵ２９０と、絶縁回路３００と、通信装置３１０と、通信アンテナ３２０とをさらに含む。
【００３２】
共鳴コイル２１０は、ＬＣ共振コイルであり、給電装置１００に含まれる送電用の共鳴コイル１４０と電磁場を介して共鳴することにより給電装置１００から非接触で電力を受電するように構成される。なお、この共鳴コイル２１０も、給電装置１００の共鳴コイル１４０との距離や共鳴周波数等に基づいて、Ｑ値（たとえば、Ｑ＞１００）および結合度κ等が大きくなるようにコイル径や巻数が適宜設定される。
【００３３】
電磁誘導コイル２２０は、共鳴コイル２１０と所定の間隔をおいて共鳴コイル２１０と略同軸上に配設される。電磁誘導コイル２２０は、電磁誘導により共鳴コイル２１０と磁気的に結合可能であり、共鳴コイル２１０によって受電された電力を電磁誘導により取出して整流回路２３０へ出力するように構成される。
【００３４】
整流回路２３０は、電磁誘導コイル２２０を用いて共鳴コイル２１０から取出された電力（交流）を整流して充電器２４０へ出力する。充電器２４０は、ＥＣＵ２９０からの制御信号に基づいて、整流回路２３０によって整流された電力を蓄電装置２５０の電圧レベルに変換して蓄電装置２５０へ出力する。
【００３５】
蓄電装置２５０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池から成る。蓄電装置２５０は、充電器２４０から供給される電力を蓄えるほか、動力出力装置２６０によって発電される回生電力も蓄える。そして、蓄電装置２５０は、その蓄えた電力を動力出力装置２６０へ供給する。なお、蓄電装置２５０として大容量のキャパシタも採用可能であり、給電装置１００から供給される電力や動力出力装置２６０からの回生電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力を動力出力装置２６０へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。
【００３６】
動力出力装置２６０は、蓄電装置２５０に蓄えられる電力を用いて車両２００の走行駆動力を発生するように構成される。特に図示しないが、動力出力装置２６０は、たとえば、蓄電装置２５０から出力される電力を受けるインバータ、インバータによって駆動されるモータ、モータから駆動力を受ける駆動輪等を含む。なお、動力出力装置２６０は、蓄電装置２５０を充電するための発電機を駆動可能なエンジンを含んでもよい。
【００３７】
検出用コイル２７０は、電磁誘導により共鳴コイル２１０と磁気的に結合可能であり、共鳴コイル２１０によって受電された電力を電磁誘導により取出し、かつ、共鳴コイル２１０との電磁的な結合度合いが電磁誘導コイル２２０よりも小さくなるように構成される。より詳しくは、検出用コイル２７０は、共鳴コイル２１０による給電装置１００からの受電時に、検出用コイル２７０の出力電圧が予め定められた電圧（たとえば、車両２００の補機電圧の上限値）よりも低くなるように構成される。この実施の形態１では、検出用コイル２７０は、電磁誘導コイル２２０よりもコイル径が小さく構成され、共鳴コイル２１０および電磁誘導コイル２２０と略同軸上であって、かつ、電磁誘導コイル２２０と略同一平面内に配設される。
【００３８】
この検出用コイル２７０は、共鳴コイル２１０による受電を検出するために、電磁誘導コイル２２０とは別に設けられたものである。すなわち、たとえば、車両２００の共鳴コイル２１０と給電装置１００の共鳴コイル１４０との位置合わせの実行時、給電装置１００の共鳴コイル１４０から微弱電力を出力し、車両２００の受電経路（たとえば、整流回路２３０の前後）において検出される電力の大きさに応じて共鳴コイル１４０，２１０間の距離を推定可能である。しかしながら、受電電圧を検出する検出回路を高電圧部の受電経路に設けると、検出回路から検出信号を受けるＥＣＵ２９０に高電圧がかかることのないように、検出回路とＥＣＵ２９０との間にフォトカプラ等を設けるなどしてＥＣＵ２９０を検出回路と絶縁する必要がある。また、検出回路にも高電圧がかかり得るので、検出回路の耐圧も確保する必要がある。そこで、この実施の形態１では、共鳴コイル２１０との電磁的な結合度合いが電磁誘導コイル２２０よりも小さくなるように構成された検出用コイル２７０を電磁誘導コイル２２０とは別に設け、この検出用コイル２７０を用いて共鳴コイル２１０による受電を検出することとしたものである。
【００３９】
検出装置２８０は、検出用コイル２７０に接続され、検出用コイル２７０の出力電圧を検出する。あるいは、検出装置２８０は、必要に応じて、検出用コイル２７０の出力電圧の波形を測定したり、出力電圧の包絡線を検波したりするものであってもよい。そして、検出装置２８０は、検出用コイル２７０の出力電圧の検出値をＥＣＵ２９０へ出力する。
【００４０】
ＥＣＵ２９０は、給電装置１００から車両２００への送電を要求する送電要求指令を通信装置３１０へ出力する。そして、給電装置１００から車両２００への給電時、ＥＣＵ２９０は、充電器２４０の動作を制御する。具体的には、ＥＣＵ２９０は、整流回路２３０から出力される電力を蓄電装置２５０の電圧レベルに変換するように充電器２４０を制御する。また、ＥＣＵ２９０は、たとえば、車両２００の共鳴コイル２１０と給電装置１００の共鳴コイル１４０との位置合わせの実行時、検出用コイル２７０の出力電圧の検出値を検出装置２８０から受け、その受けた検出値に基づき共鳴コイル１４０，２１０間の距離を推定することによって上記位置合わせを実行する。
【００４１】
絶縁回路３００は、ＥＣＵ２９０と充電器２４０との間の信号線に設けられ、ＥＣＵ２９０を高電圧部の充電器２４０と絶縁する。絶縁回路３００は、たとえば、フォトカプラ等によって構成される。
【００４２】
通信装置３１０は、給電装置１００の通信装置１６０と通信を行なうための通信インターフェースであり、ＥＣＵ２９０から受ける送電要求指令や受電電力の検出値等の情報を給電装置１００の通信装置１６０へ送信する。通信アンテナ３２０は、通信装置３１０に接続される。
【００４３】
図２は、共鳴法による送電の原理を説明するための図である。図２を参照して、この共鳴法では、２つの音叉が共鳴するのと同様に、２つのＬＣ共振コイル（共鳴コイル）が電磁場（近接場）において共鳴することによって、一方のコイルから他方のコイルへ電磁場を介して電力が伝送される。
【００４４】
具体的には、高周波電源装置１１０に電磁誘導コイル１３０を接続し、電磁誘導により電磁誘導コイル１３０と磁気的に結合される共鳴コイル１４０へ電磁誘導コイル１３０から高周波電力を給電する。共鳴コイル１４０は、ＬＣ共振コイルであり、車両２００の共鳴コイル２１０と電磁場（近接場）を介して共鳴する。そうすると、共鳴コイル１４０から共鳴コイル２１０へ電磁場を介してエネルギー（電力）が移動する。共鳴コイル２１０へ移動したエネルギー（電力）は、電磁誘導により共鳴コイル２１０と磁気的に結合される電磁誘導コイル２２０によって共鳴コイル２１０から取出され、負荷３３０（整流回路２３０以降の電気システム全般を示す。）へ供給される。
【００４５】
図３は、電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図３を参照して、電磁界は３つの成分を含む。曲線ｋ１は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線ｋ２は、波源からの距離の２乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線ｋ３は、波源からの距離の３乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。
【００４６】
この中でも波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域があるが、共鳴法では、この近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギー（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、近接場を利用して、一対の共鳴器（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、一方の共鳴器（給電装置１００の共鳴コイル１４０）から他方の共鳴器（車両２００の共鳴コイル２１０）へエネルギー（電力）を伝送する。この近接場は遠方にエネルギー（電力）を伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電磁界」によりエネルギー（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。
【００４７】
再び図１を参照して、この車両給電システムにおいては、所定の周波数を有する高周波電力が高周波電源装置１１０によって生成される。そして、高周波電源装置１１０から電磁誘導コイル１３０へ同軸ケーブル１２０を介して高周波電力が供給され、電磁誘導コイル１３０から共鳴コイル１４０へ電磁誘導により電力が供給される。
【００４８】
そうすると、給電装置１００の共鳴コイル１４０と車両２００の共鳴コイル２１０とが電磁場を介して共鳴し、共鳴コイル１４０から共鳴コイル２１０へ電力が伝送される。車両２００において共鳴コイル２１０により受電された電力は、電磁誘導コイル２２０によって共鳴コイル２１０から取出され、整流回路２３０および充電器２４０を介して蓄電装置２５０へ供給される。
【００４９】
ここで、受電側の車両２００には、受電検出用の検出用コイル２７０が設けられる。この検出用コイル２７０は、たとえば、車両２００の共鳴コイル２１０と給電装置１００の共鳴コイル１４０との位置合わせの実行時に、車両２００における受電の大きさを検出するために用いられる。検出用コイル２７０は、共鳴コイル２１０との電磁的な結合度合いが電磁誘導コイル２２０よりも小さく、そしてその出力電圧が予め定められた電圧（たとえば、車両２００の補機電圧の上限値）になるように構成され、この実施の形態１では、検出用コイル２７０のコイル径が電磁誘導コイル２２０のコイル径よりも小さく構成される。このような構成により、検出用コイル２７０および検出装置２８０から成る検出回路を高電圧部の受電経路から切離して設けることができる。
【００５０】
なお、上記においては、検出用コイル２７０は、電磁誘導コイル２２０と略同一平面内において共鳴コイル２１０および電磁誘導コイル２２０と略同軸上に配置されるものとしたが、図４に示すように、検出用コイル２７０は、電磁誘導コイル２２０と略同一平面内において、共鳴コイル２１０および電磁誘導コイル２２０の中心軸からずらして配置してもよい。
【００５１】
以上のように、この実施の形態１においては、車両２００において、共鳴コイル２１０により受電された電力を電磁誘導により取出し、かつ、共鳴コイル２１０との電磁的な結合度合いが電磁誘導コイル２２０よりも小さくなるように構成された検出用コイル２７０を設けたので、高電圧部の受電経路から絶縁された検出装置を構成することができ、さらに検出用コイル２７０に高電圧がかかることもない。したがって、この実施の形態１によれば、検出用コイル２７０と低電圧部のＥＣＵ２９０等とのインターフェースを簡略化することができる。また、検出用コイル２７０の電圧を検出する検出装置２８０の耐圧低減によるコスト低減を図ることができる。
【００５２】
また、この実施の形態１によれば、共鳴コイル２１０との電磁的な結合度合いが電磁誘導コイル２２０よりも小さくなる検出用コイル２７０の構成として、検出用コイル２７０のコイル径を電磁誘導コイル２２０のコイル径よりも小さくし、かつ、電磁誘導コイル２２０と略同一平面内に検出用コイル２７０を配設したので、検出用コイル２７０の配置スペースを抑えることができる。
【００５３】
［実施の形態２］
この実施の形態２では、車両２００において、検出用コイル２７０の構成が実施の形態１と異なる。
【００５４】
図５は、実施の形態２における車両２００の検出用コイル２７０の構成を示した図である。図５を参照して、検出用コイル２７０は、共鳴コイル２１０および電磁誘導コイル２２０と略同軸上であって、かつ、共鳴コイル２１０からみて電磁誘導コイル２２０よりも遠い位置に配設される。検出用コイル２７０のコイル径は、電磁誘導コイル２２０のコイル径と略同一に構成される。
【００５５】
なお、検出用コイル２７０は、共鳴コイル２１０および電磁誘導コイル２２０と略同軸上に設けなくてもよく、検出用コイル２７０のコイル径は、電磁誘導コイル２２０のコイル径と異なってもよい。但し、検出用コイル２７０を共鳴コイル２１０および電磁誘導コイル２２０と略同軸上に設けることによって、検出用コイル２７０の配置スペースを確保しやすくなる。また、検出用コイル２７０のコイル径を電磁誘導コイル２２０のコイル径と略同一とすることによって、電磁誘導コイル２２０と同一工程で検出用コイル２７０を製造することができ、製造コストを低減できる。
【００５６】
なお、この実施の形態２における車両２００のその他の構成は、図１に示した実施の形態１における車両２００の構成と同じである。また、実施の形態２における給電装置１００の構成は、図１に示した実施の形態１における給電装置１００と同じである。
【００５７】
以上のように、この実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、検出用コイル２７０とＥＣＵ２９０等とのインターフェースを簡略化することができ、また、検出装置２８０の耐圧低減によるコスト低減を図ることができる。
【００５８】
さらに、この実施の形態２によれば、検出用コイル２７０のコイル径を共鳴コイル２１０や電磁誘導コイル２２０のコイル径と略同一とすることによって、検出用コイル２７０の製造コストを低減することができる。
【００５９】
［変形例］
上記の実施の形態２では、検出用コイル２７０は、共鳴コイル２１０からみて電磁誘導コイル２２０よりも遠い位置に配設されるものとしたが、図６に示すように、共鳴コイル２１０と電磁誘導コイル２２０との間に検出用コイル２７０を設けてもよい。
【００６０】
また、この場合、検出用コイル２７０は、共鳴コイル２１０および電磁誘導コイル２２０と略同軸上に設けなくてもよいし、検出用コイル２７０のコイル径は、電磁誘導コイル２２０のコイル径と異なってもよい。
【００６１】
［実施の形態３］
この実施の形態３では、車両２００において、共鳴コイル２１０、電磁誘導コイル２２０および検出用コイル２７０が同一のボビンに取り付けられる。
【００６２】
図７は、実施の形態３における車両２００の各コイルの構成を示した図である。図７を参照して、車両２００において、共鳴コイル２１０、電磁誘導コイル２２０および検出用コイル２７０は、同一のボビン３４０の外周に巻回される。なお、この図７では、検出用コイル２７０は、共鳴コイル２１０からみて電磁誘導コイル２２０よりも遠い位置に配設されているが、共鳴コイル２１０と電磁誘導コイル２２０との間に検出用コイル２７０を設けてもよい（図示せず）。
【００６３】
なお、この実施の形態３における車両２００のその他の構成は、図１に示した実施の形態１における車両２００の構成と同じである。また、実施の形態３における給電装置１００の構成は、図１に示した実施の形態１における給電装置１００と同じである。
【００６４】
以上のように、この実施の形態３においても、実施の形態１と同様に、検出用コイル２７０とＥＣＵ２９０等とのインターフェースを簡略化することができ、また、検出装置２８０の耐圧低減によるコスト低減を図ることができる。
【００６５】
さらに、この実施の形態３によれば、共鳴コイル２１０、電磁誘導コイル２２０および検出用コイル２７０を同一のボビン３４０に取り付ける構成としたので、共鳴コイル２１０、電磁誘導コイル２２０および検出用コイル２７０から成る受電部の製造が容易であり、かつ、製造コストの低減も図り得る。
【００６６】
なお、上記において、共鳴コイル１４０は、この発明における「送電用コイル」の一実施例に対応し、共鳴コイル２１０は、この発明における「受電用コイル」の一実施例に対応する。
【００６７】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６８】
１００ 給電装置、１１０ 高周波電源装置、１２０ 同軸ケーブル、１３０，２２０ 電磁誘導コイル、１４０，２１０ 共鳴コイル、１５０，３２０ 通信アンテナ、１６０，３１０ 通信装置、１７０，２９０ ＥＣＵ、２００ 車両、２３０ 整流回路、２４０ 充電器、２５０ 蓄電装置、２６０ 動力出力装置、２７０ 検出用コイル、２８０ 検出装置、３００ 絶縁回路、３３０ 負荷、３４０ ボビン、３５０ 電源プラグ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された受電装置であって、
車両外部の給電装置に含まれる送電用コイルと電磁場を介して共鳴することにより前記送電用コイルから非接触で受電するように構成された受電用コイルと、
前記受電用コイルにより受電された電力を電磁誘導により取出して前記車両の電気システムへ出力するように構成された電磁誘導コイルと、
前記受電用コイルにより受電された電力を電磁誘導により取出し、かつ、前記受電用コイルとの電磁的な結合度合いが前記電磁誘導コイルよりも小さくなるように構成された検出用コイルとを備える受電装置。
【請求項２】
前記検出用コイルは、前記受電用コイルによる受電時に当該検出用コイルの出力電圧が予め定められた電圧よりも低くなるように構成される、請求項１に記載の受電装置。
【請求項３】
前記検出用コイルの出力電圧を検出するための検出装置と、
絶縁回路を介することなく前記出力電圧の検出値を前記検出装置から受ける制御装置とをさらに備える、請求項１または請求項２に記載の受電装置。
【請求項４】
前記検出用コイルのコイル径は、前記電磁誘導コイルのコイル径と異なり、
前記検出用コイルは、前記電磁誘導コイルと略同一平面内に配設される、請求項１から請求項３のいずれかに記載の受電装置。
【請求項５】
前記検出用コイルのコイル径は、前記電磁誘導コイルのコイル径よりも小さい、請求項４に記載の受電装置。
【請求項６】
前記検出用コイルのコイル径は、前記電磁誘導コイルのコイル径と同等であり、
前記検出用コイルは、前記受電用コイルとの距離が前記電磁誘導コイルと前記受電用コイルとの間の距離と異なるように配設される、請求項１から請求項３のいずれかに記載の受電装置。
【請求項７】
前記受電用コイル、前記電磁誘導コイルおよび前記検出用コイルは、略同軸上に配設される、請求項１から請求項３のいずれかに記載の受電装置。
【請求項８】
前記受電用コイルを巻き付けるためのボビンをさらに備え、
前記電磁誘導コイルおよび前記検出用コイルは、前記ボビンに取り付けられる、請求項１から請求項３のいずれかに記載の受電装置。
【請求項９】
請求項１に記載の受電装置と、
前記受電装置に含まれる電磁誘導コイルから出力される電力を受ける電気システムとを備える車両。
【請求項１】
車両に搭載された受電装置であって、
車両外部の給電装置に含まれる送電用コイルと電磁場を介して共鳴することにより前記送電用コイルから非接触で受電するように構成された受電用コイルと、
前記受電用コイルにより受電された電力を電磁誘導により取出して前記車両の電気システムへ出力するように構成された電磁誘導コイルと、
前記受電用コイルにより受電された電力を電磁誘導により取出し、かつ、前記受電用コイルとの電磁的な結合度合いが前記電磁誘導コイルよりも小さくなるように構成された検出用コイルとを備える受電装置。
【請求項２】
前記検出用コイルは、前記受電用コイルによる受電時に当該検出用コイルの出力電圧が予め定められた電圧よりも低くなるように構成される、請求項１に記載の受電装置。
【請求項３】
前記検出用コイルの出力電圧を検出するための検出装置と、
絶縁回路を介することなく前記出力電圧の検出値を前記検出装置から受ける制御装置とをさらに備える、請求項１または請求項２に記載の受電装置。
【請求項４】
前記検出用コイルのコイル径は、前記電磁誘導コイルのコイル径と異なり、
前記検出用コイルは、前記電磁誘導コイルと略同一平面内に配設される、請求項１から請求項３のいずれかに記載の受電装置。
【請求項５】
前記検出用コイルのコイル径は、前記電磁誘導コイルのコイル径よりも小さい、請求項４に記載の受電装置。
【請求項６】
前記検出用コイルのコイル径は、前記電磁誘導コイルのコイル径と同等であり、
前記検出用コイルは、前記受電用コイルとの距離が前記電磁誘導コイルと前記受電用コイルとの間の距離と異なるように配設される、請求項１から請求項３のいずれかに記載の受電装置。
【請求項７】
前記受電用コイル、前記電磁誘導コイルおよび前記検出用コイルは、略同軸上に配設される、請求項１から請求項３のいずれかに記載の受電装置。
【請求項８】
前記受電用コイルを巻き付けるためのボビンをさらに備え、
前記電磁誘導コイルおよび前記検出用コイルは、前記ボビンに取り付けられる、請求項１から請求項３のいずれかに記載の受電装置。
【請求項９】
請求項１に記載の受電装置と、
前記受電装置に含まれる電磁誘導コイルから出力される電力を受ける電気システムとを備える車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１６６９３１（Ｐ２０１１−１６６９３１Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６３８３（Ｐ２０１０−２６３８３）
【出願日】平成２２年２月９日（２０１０．２．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月９日（２０１０．２．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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