非接觸受電裝置、非接觸送電裝置、非接觸供電系統以及車輛的製作方法
2024-01-22 12:18:15
專利名稱：非接觸受電裝置、非接觸送電裝置、非接觸供電系統以及車輛的製作方法
技術領域：
本發明涉及非接觸受電裝置、非接觸送電裝置、非接觸供電系統以及車輛，更特定地，涉及對設置在線圈殼體內的電氣設備的供電。
背景技術：
作為考慮了環境的車輛，電動汽車、混合動力車等電動車輛備受注目。這些車輛搭載產生行駛驅動力的電動機和蓄積向該電動機供給的電力的可再充電的蓄電裝置。另外， 混合動力車包括作為動力源搭載了電動機並且進而搭載了內燃機的車輛、作為車輛驅動用的直流電源搭載了蓄電裝置並且進而搭載了燃料電池的車輛。在混合動力車中，也與電動汽車同樣，已知有能夠從車輛外部的電源對車載的蓄電裝置充電的車輛。例如，已知有能夠通過充電電纜將設置於家庭的電源插座與設置於車輛的充電口連接、從而從一般家庭的電源對蓄電裝置充電的所謂的「插電式混合動力車」。另一方面，作為送電方法，不使用電源線和送電電纜的無線送電近年來受到注目。 作為該無線送電技術，已知如下三種有影響力的技術使用了電磁感應的送電、使用了電磁波的送電、以及利用共振法的送電。其中，共振法是使一對共振器(例如一對自諧振線圈)在電磁場(接近場)中進行共振、經由電磁場送電的非接觸的送電技術，也能夠對數kW(千瓦)的大電力進行比較長距離(例如數m)送電(專利文獻1)。專利文獻1 國際公開第2007/008646號小冊子
發明內容
發明要解決的課題在進行所述那樣的使用了共振法的非接觸供電的情況下，當共振器(自諧振線圈)進行自諧振而在線圈內流動有電流時，由於線圈自身的電阻而使線圈發熱。因此，有時在收納共振器的線圈殼體內設置冷卻裝置和/或用於監視溫度的監視裝置等電氣設備。而且，有時也設置對處於供電中進行表示的顯示器等。這些電氣設備需要用於使設備工作的電源，一般而言有時通過電源配線從線圈殼體外部向該設備供電。在這樣的情況下，需要在線圈殼體內設置用於從外部供給電源的電源用配線、和/ 或用於向外部輸出異常信號的信號用配線等。但是，因為線圈殼體內的空間受限，所以存在這些電氣設備的設置位置可能受到限制、由於自諧振線圈與這些配線接近而在進行電磁共振時這些配線對電磁場產生影響的可能性。本發明是為了解決這樣的問題而完成的，其目的在於，在利用共振法的電力的傳送中，利用由電磁共振產生的電磁場，向設置在線圈殼體內部的電氣設備進行供電。用於解決課題的手段
本發明的非接觸受電裝置，經由通過與送電裝置的電磁共振產生的電磁場來接受電力，該非接觸受電裝置具備受電單元、殼體以及配設在殼體內的電氣設備。受電單元通過電磁共振接受從送電裝置輸送來的電力。殼體在內部收納受電單元。並且，配設在殼體內的電氣設備包括從電磁場接受電力的受電天線；和使用由受電天線接受來的電力的電氣負載。優選的是，殼體具有用於防止電磁場向周圍洩漏的電磁遮蔽材料。另外，優選的是，電磁遮蔽材料在殼體的與送電裝置相對的面上設置有開口。或者，優選的是，電氣設備還包括整流器，該整流器接受由受電天線接受來的電力並對其進行整流。另外，優選的是，電氣負載包括顯示裝置、冷卻裝置、溫度檢測裝置以及電動泵中至少任一方。本發明的非接觸供電系統，經由通過電磁共振產生的電磁場，將來自電源的電力從送電裝置供電至受電裝置，受電裝置包括上述的非接觸受電裝置。本發明的非接觸送電裝置，經由通過與受電裝置的電磁共振產生的電磁場，將來自電源的電力向受電裝置輸送，該非接觸送電裝置具備送電單元、殼體以及配設在殼體內的電氣設備。送電單元通過電磁共振將電力向受電裝置輸送。殼體在內部收納送電單元。 並且，配設在殼體內的電氣設備包括從電磁場接受電力的受電天線；和使用由受電天線接受來的電力的電氣負載。優選的是，殼體具有用於防止電磁場向周圍洩漏的電磁遮蔽材料。另外，優選的是，電磁遮蔽材料在殼體的與受電裝置相對的面上設置有開口。或者，優選的是，電氣設備還包括整流器，該整流器接受由受電天線接受來的電力並對其進行整流。另外，優選的是，電氣負載包括顯示裝置、冷卻裝置、溫度檢測裝置以及電動泵中至少任一方。本發明的非接觸供電系統，經由通過電磁共振產生的電磁場，將來自電源的電力從送電裝置供電至受電裝置，送電裝置包括上述的非接觸送電裝置。本發明的車輛具備非接觸受電裝置和電氣驅動裝置。非接觸受電裝置經由通過與車輛外部的送電裝置的電磁共振產生的電磁場，接受來自車輛外部的電源的電力。電氣驅動裝置接受由非接觸受電裝置接受來的電力，產生用於推進車輛的驅動力。另外，非接觸受電裝置包括受電單元，其通過電磁共振接受從送電裝置輸送來的電力；在內部收納受電單元的殼體；和配設在殼體內的電氣設備。並且，電氣設備包括從電磁場接受電力的受電天線；和使用由受電天線接受來的電力的電氣負載。優選的是，殼體具有用於防止電磁場向周圍洩漏的電磁遮蔽材料，電磁遮蔽材料在殼體的與送電裝置相對的面上設置有開口。另外，優選的是，電氣設備還包括整流器，該整流器接受由受電天線接受來的電力並對其進行整流，電氣負載包括顯示裝置、冷卻裝置、溫度檢測裝置以及電動泵中至少任一方。發明的效果根據本發明，在利用共振法的電力的傳送中，能夠利用由電磁共振產生的電磁場，向設置在線圈殼體內部的電氣設備進行供電。
圖1是本發明的實施方式1的非接觸供電系統的整體結構圖。圖2是用於說明利用共振法的送電的原理的圖。圖3是表示距電流源(磁流源)的距離與電磁場的強度的關係的圖。圖4是用於說明圖1所示的線圈殼體的圖。圖5是表示在受電裝置的線圈殼體內設置的電氣設備的基本結構的圖。圖6是表示在受電裝置的線圈殼體內設置的電氣設備的第一具體例的圖。圖7是表示在受電裝置的線圈殼體內設置的電氣設備的第二具體例的圖。圖8是表示在受電裝置的線圈殼體內設置的電氣設備的第三具體例的圖。圖9是表示在受電裝置的線圈殼體內設置的電氣設備的變形例的圖。圖10是表示在送電裝置的線圈殼體內設置的電氣設備的基本結構的圖。附圖標記的說明100 電動車輛；110、340 二次自諧振線圈；120、350 二次線圈；130 整流器； 140 轉換器；150,431 蓄電裝置；160 =PCU ；170 電動機；180 車輛 ECU ；190、250 線圈殼體；195、255 面；200 供電裝置；210 交流電源；220高頻電力驅動器；230、320 —次線圈；240,330 一次自諧振線圈；310 高頻電源；360 負載；400、400A、400B、400C、400D、 500 電氣設備；410,510 受電天線；420,520 整流器；430、430A、430B、430C、530 電氣負載；432 控制裝置；440 =DC電動機；450 風扇；460 =LED顯示器；470 溫度傳感器；480 光變換裝置；490 溫度監視裝置。
具體實施例方式下面，參照附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。另外，對圖中相同或者相當的部分標註相同的附圖標記，不重複進行其說明。圖1是本發明的實施方式的非接觸供電系統的整體結構圖。參照圖1，非接觸供電系統具備電動車輛100和供電裝置200。電動車輛100包括二次自諧振線圈110、二次線圈120、線圈殼體190、整流器130、DC/DC轉換器140、蓄電裝置150、以及設置在線圈殼體 190內的電氣設備400。另外，電動車輛100還包括動力控制單元(下面也稱為「P⑶(Power Control Unit)，，。)160、電動機 170、以及車輛 ECU (Electronic Control Unit，電子控制單元)180。另外，電動車輛100的結構，只要是由電動機驅動的車輛，不限於圖1所示的結構。 例如，包括具備電動機和內燃機的混合動力車輛、具備燃料電池的燃料電池汽車等。二次自諧振線圈110設置在例如車體下部。二次自諧振線圈110是兩端開路(非連接)的LC共振線圈，通過經由電磁場與供電裝置200的一次自諧振線圈MO(後述)進行共振而從供電裝置200接受電力。另外，二次自諧振線圈110的電容分量為線圈的寄生電容，但也可以為了獲得預定的電容而另外設置連接於線圈的兩端的電容器(未圖示)。二次自諧振線圈110基於與供電裝置200的一次自諧振線圈240的距離、和/或一次自諧振線圈240和二次自諧振線圈110的共振頻率等，以使表示一次自諧振線圈240與二次自諧振線圈110的共振強度的Q值(例如，Q > 100)以及表示其結合度(耦合度) 的κ等變大的方式適當設定其圈數。二次線圈120設置在與二次自諧振線圈110同軸上，能夠通過電磁感應與二次自諧振線圈Iio磁性結合(耦合)。該二次線圈120通過電磁感應取出由二次自諧振線圈110 接受來的電力，並將其向整流器130輸出。線圈殼體190將二次線圈120和二次自諧振線圈110收納於內部。整流器130對由二次線圈120取出的交流電力進行整流。DC/DC轉換器140基於來自車輛ECU180的控制信號，將由整流器130整流後的電力變換成蓄電裝置150的電壓電平並向蓄電裝置150輸出。另外，當在車輛行駛中從供電裝置200受電的情況下，DC/DC轉換器140也可以將由整流器130整流後的電力變換成系統電壓並直接向PCU160供給。另外，DC/DC轉換器140並不是必須的，也可以在由整流器130對由二次線圈120取出的交流電力進行整流之後將其直接提供給蓄電裝置150。蓄電裝置150是能夠再充電的直流電源，包括例如鋰離子電池、鎳氫電池等二次電池。蓄電裝置150除了蓄積從DC/DC轉換器140供給的電力以外，還蓄積由電動機170 發電產生的再生電力。而且，蓄電裝置150將其蓄積的電力向P⑶160供給。另外，作為蓄電裝置150也能夠採用大容量的電容器，只要是能夠暫時蓄積從供電裝置200供給的電力和/或來自電動機170的再生電力、並將其蓄積的電力向PCU160供給的電力緩衝器，可以是任何裝置。 P⑶160通過從蓄電裝置150輸出的電力或者從DC/DC轉換器140直接供給的電力來驅動電動機170。另外，PCU160對由電動機170發電產生的再生電力進行整流並將其向蓄電裝置150輸出，對蓄電裝置150充電。電動機170由P⑶160驅動，產生車輛驅動力並向驅動輪輸出。另外，電動機170通過從驅動輪和/或在混合動力車輛的情況下未圖示的發動機接受的動能來進行發電，將其發電產生的再生電力向PCU160輸出。車輛E⑶180在從供電裝置200向電動車輛100供電時，控制DC/DC轉換器140。 車輛E⑶180例如通過控制DC/DC轉換器140來將整流器130與DC/DC轉換器140之間的電壓控制為預定的目標電壓。另外，車輛ECU180在車輛行駛時基於車輛的行駛狀況和/或蓄電裝置150的充電狀態(下面也稱為「SOC (State Of Charge)」。)來控制PCU160。設置在線圈殼體190內部的電氣設備400包括性地示出了在線圈殼體190內部為了進行異常監視和/或顯示以及冷卻而設置的電氣驅動單元。電氣設備400包括例如冷卻風扇和/或冷卻用的電動泵、LED (Light Emitting Diode、發光二極體)等顯示設備、以及檢測內部溫度的溫度檢測裝置等。另一方面，供電裝置200包括交流電源210、高頻電力驅動器220、一次線圈230、一次自諧振線圈M0、線圈殼體250、以及設置在線圈殼體250內的電氣設備500。交流電源210是車輛外部的電源，例如為系統電源。高頻電力驅動器220將從交流電源210接受的電力變換為高頻的電力，將該變換後的高頻電力向一次線圈230供給。另外，高頻電力驅動器220生成的高頻電力的頻率為例如IMHz 數十MHz。一次線圈230設置在與一次自諧振線圈MO同軸上，能夠通過電磁感應與一次自諧振線圈240磁性結合。而且，一次線圈230通過電磁感應將從高頻電力驅動器220供給的高頻電力向一次自諧振線圈240供電。
一次自諧振線圈240設置在例如地面附近。一次自諧振線圈240也是兩端開路 (非連接)的LC共振線圈，通過經由電磁場與電動車輛100的二次自諧振線圈110進行共振而向電動車輛100輸送電力。另外，一次自諧振線圈MO的電容分量也為線圈的寄生電容， 但也可以與二次自諧振線圈110同樣地另外設置連接於線圈的兩端的電容器(未圖示)。該一次自諧振線圈240也基於與電動車輛100的二次自諧振線圈110的距離、和 /或一次自諧振線圈240和二次自諧振線圈110的共振頻率等，以使Q值(例如，Q> 100) 以及結合度κ等變大的方式適當設定其圈數。線圈殼體250將一次線圈230以及一次自諧振線圈240收納於內部。設置在線圈殼體250內部的電氣設備500包括性地示出了在線圈殼體250內部為了進行異常監視和/或顯示以及冷卻而設置的電氣驅動單元。電氣設備500包括例如冷卻風扇和/或冷卻用的電動泵、LED等顯示設備、以及檢測內部溫度的溫度檢測裝置等作為電氣負載。圖2是用於說明利用共振法的送電的原理的圖。參照圖2，在該共振法中，與兩個音叉進行共鳴同樣，通過具有相同固有振動頻率的兩個LC共振線圈在電磁場(接近場)中進行共振，經由電磁場從一方的線圈向另一方的線圈輸送電力。具體地說，在高頻電源310上連接一次線圈320，向通過電磁感應與一次線圈320 磁性結合的一次自諧振線圈330供給IMHz 數十MHz的高頻電力。一次自諧振線圈330 是由線圈自身的阻抗與寄生電容(在電容器連接於線圈的情況下，包括電容器的電容)構成的LC共振器，經由電磁場(接近場)與具有與一次自諧振線圈330相同的共振頻率的二次自諧振線圈340進行共振。於是，能量(電力)經由電磁場從一次自諧振線圈330向二次自諧振線圈340移動。移動至二次自諧振線圈340的能量(電力)由通過電磁感應與二次自諧振線圈340磁性結合的二次線圈350取出，向負載360供給。另外，利用共振法的送電在表示一次自諧振線圈330與二次自諧振線圈340的共振強度的Q值大於例如100時得以實現。另外，對與圖1的對應關係進行說明，圖1的交流電源210以及高頻電力驅動器 220相當於圖2的高頻電源310。另外，圖1的一次線圈230以及一次自諧振線圈240分別相當於圖2的一次線圈320以及一次自諧振線圈330，圖1的二次自諧振線圈110以及二次線圈120分別相當於圖2的二次自諧振線圈340以及二次線圈350。而且，圖1的整流器 130以後的部分被概括表示為負載360。圖3是表示距電流源(磁流源)的距離與電磁場的強度的關係的圖。參照圖3，電磁場包括三個分量。曲線kl是與距波源的距離成反比例的分量，被稱為「輻射電場」。曲線 k2是與距波源的距離的平方成反比例的分量，被稱為「感應電場」。另外，曲線k3是與距波源的距離的立方成反比例的分量，被稱為「靜電場」。「靜電場」是電磁波的強度隨著距波源的距離增大而急劇減少的區域，在共振法中，利用該「靜電場」佔絕對優勢的接近場(漸逝場)進行能量(電力)的傳送。即，在「靜電場」佔絕對優勢的接近場中，通過使具有相同固有振動頻率的一對共振器(例如一對LC 共振線圈)共振，從一方的共振器(一次自諧振線圈)向另一方的共振器(二次自諧振線圈)傳送能量(電力)。因為該「靜電場」不會將能量傳播到遠方，所以與通過將能量傳播到遠方的「輻射電場」來傳送能量(電力)的電磁波相比，共振法能夠以更少的能量損失進行送電。圖4是用於詳細說明圖1所示的線圈殼體190、250的構造的圖。在該圖4中，包括二次自諧振線圈110和二次線圈120的單元(下面也稱為「受電單元」)被簡略描述為圓柱狀。另外，關於包括一次自諧振線圈240和一次線圈230的單元(下面也稱為「送電單元」)也是同樣的。參照圖4，線圈殼體190被設置成面積最大的面195能夠與送電單元相對。線圈殼體190形成為面195開口的箱狀。並且，在面195以外的5個面上以覆蓋其內面的方式粘貼用於對在從送電單元受電時在受電單元的周圍生成的共振電磁場(接近場)進行反射的電磁遮蔽材料(下面也稱為「電磁防護物」)(未圖示)。電磁防護物為低阻抗的物質，例如使用薄的銅箔等。並且，包括二次自諧振線圈110和二次線圈120的受電單元設置在線圈殼體190 內，受電單元經由線圈殼體190的開口部分(面195)從送電單元受電。另外，之所以使以面積最大的面195能夠與送電單元相對的方式進行設置，是為了儘可能地確保從送電單元向受電單元的傳送效率。關於線圈殼體250，也被設置成面積最大的面255能夠與受電單元相對。線圈殼體250形成為面255開口的箱狀。並且，在面255以外的5個面上以覆蓋其內面的方式粘貼用於對在送電時在送電單元的周圍生成的共振電磁場(接近場)進行反射的電磁防護物 (未圖示)。並且，包括一次自諧振線圈240和一次線圈230的送電單元設置在線圈殼體250 內，送電單元經由線圈殼體250的開口部分(面255)向受電單元送電。另外，之所以以使面積最大的面255能夠與受電單元相對的方式進行設置，是為了儘可能地確保從送電單元向受電單元的傳送效率。另外，線圈殼體190、250的大小，特別是在搭載於車輛的情況下，考慮搭載空間和傳送效率來決定。即，從車輛中的搭載空間的觀點出發，最好線圈殼體190儘可能地小。另一方面，從傳送效率的觀點出發，希望線圈殼體190大。在利用共振法的電力供電時，由於一次自諧振線圈240與二次自諧振線圈110(下面，也概括地稱為「自諧振線圈」)的自諧振，線圈和電容器發熱。另外，有時由於從線圈的傳熱以及洩漏電磁場、線圈固定材料等也發熱。因此，有時在線圈殼體190、250內設置用於進行線圈殼體190、250內的溫度監視的監視設備、和/或用於冷卻發熱部的冷卻設備。另外，有時也需要設置用於確認供電時有無產生高頻的顯示設備。這些設備需要設備驅動用的電源，但有時在從線圈殼體外部供給電源時，由於線圈殼體內部的電源配線以及信號配線的線路布線、和/或能夠設置的空間，設備的設置位置會受到限制。特別是，在搭載於車輛的受電裝置的線圈殼體190中，線圈殼體內部的空間受限的可能性高。另外，關於冷卻裝置，優選以儘可能地接近發熱的線圈的方式而設置，但若配線接近自諧振線圈，則可能對電磁共振產生影響，也可能成為傳送效率降低的原因。而且，如上所述，為了防止向周圍洩漏電磁場，有時在線圈殼體內部粘貼電磁防護物，但在從線圈殼體外部供給電源的情況下，需要用於將電源配線拉進線圈殼體內部的配線孔。於是，可能從該配線孔部分發生電磁場洩漏。
另外，由於電磁防護物與電源配線接觸，電磁防護物表面的高頻電流可能會妨礙電流向線圈殼體內部的電氣設備行進、使得電磁防護物的防護性能降低。因此，在本實施方式1中，將設置於線圈殼體內部的電氣設備400、500設為具備用於從通過電磁共振產生的電磁場接受電力的受電天線以及用於將接受來的交流電力整流為直流電流的整流器為一體的單元。由此，不需要從線圈殼體外部供給電源，並且線圈殼體的防護性能以及防止傳輸效率的降低得以實現。圖5中示出了表示在受電測的線圈殼體190內設置的電氣設備400的基本結構的圖。參照圖5，電氣設備400包括受電天線410、整流器420以及電氣負載430。受電天線410接受從送電單元產生的電磁場並接受電力。並且，受電天線410將接受來的交流電力輸出到整流器420。另外，受電天線410隻要是能夠從電磁場接受電力，並不限定其結構，可以應用公知的天線。作為受電天線410，例如包括拋物面天線(parabolic antenna)、環形天線(loop antenna)、貝佔片天線(patch antenna)、口剌口Λ 形天線(horn antenna)、以及共振天線等。整流器420接受來自受電天線410的交流電力並對其進行整流。並且，整流器420 將整流後的直流電力供給到電氣負載430。關於電氣負載430，稍後進行詳細敘述，包括冷卻裝置、顯示裝置以及監視裝置等。另外，由受電天線410接受的電力根據電磁場的強度、即從送電單元送電的電力而增減。因此，關於由整流器420整流後的直流電力，電壓以及/或者電流有時發生變動。 根據不同的電氣負載430，有時也如後述的冷卻裝置那樣利用該電力變動來使電動機的轉速增減，而在如控制裝置、傳感器的變換器等那樣優選在恆定電壓下使用的情況下，可以根據需要在整流器420中設置恆定電壓調整電路。另外，為了防止電氣設備400本身受到電磁場的影響或者由於電磁場而發熱，可以根據需要由電磁防護物覆蓋電氣設備400(受電天線410除外)。以下，使用圖6 圖8對電氣負載430的具體例進行說明。圖6中示出了作為電氣負載430A而連接了冷卻風扇時的例子。參照圖6，電氣設備400A包括受電天線410、整流器420以及電氣負載430A。另外，電氣負載430A包括DC 電動機440和風扇450。DC電動機440接受來自整流器420的直流電力而被驅動，使風扇450旋轉。通過風扇450，能夠使線圈殼體190內的空氣循環而抑制了熱量滯留、進行了線圈殼體190內的換氣，從而進行線圈殼體190內部的冷卻。在從送電單元供給的電力較大的情況下，二次自諧振線圈110以及電容器(未圖示)的發熱量也相應地變大。因此，在從線圈殼體190的外部供給電源這樣的冷卻裝置的情況下，為了根據發熱量來改變冷卻能力，需要進行根據線圈殼體190內部的溫度和/或送電電力來改變冷卻裝置的驅動指令的控制。然而，在設為了圖6所示的結構的情況下，由於當來自送電單元的供電電力變大時產生的電磁場的強度也變強，由受電天線410接受的電力也相應地變大。即，DC電動機 140的轉速增加。因此，不需要進行上述那樣的特別的控制，也能夠輸出與供電電力相應的冷卻能力。
另外，作為這樣的冷卻裝置的變形例，考慮使用電動泵(未圖示)來代替風扇450 的情況。例如，有時將二次自諧振線圈110設為中空的線圈材料，在內部使冷卻介質(例如純水等)流通來進行冷卻。在該情況下，也能夠根據供電電力來改變電動泵的轉速，因此能夠對冷卻介質的流通量進行增減來得到與供電電力相應的冷卻性能。接著，圖7中示出了作為電氣負載430B而連接了顯示裝置時的例子。參照圖7，電氣設備400B包括受電天線410、整流器420以及電氣負載430B。另外，電氣負載430B包括顯示有無高頻產生的LED顯示器460。在該情況下，在從送電單元進行供電時(即產生了高頻時)，對LED顯示器460供給電源來點亮LED。因此，在該情況下也無需進行用於顯示的特別控制，能夠適當地顯示有
無高頻產生。圖8中示出了作為電氣負載430C而連接了線圈殼體190內部的溫度檢測裝置的例子。參照圖8，電氣設備400C包括受電天線410、整流器420以及電氣負載430C。另外， 電氣負載430C包括溫度傳感器470和光變換裝置480作為溫度檢測裝置。溫度傳感器470能夠應用例如公知的熱敏電阻(thermistor)。熱敏電阻是電阻根據溫度變化而變化的溫度傳感器。另外，也能夠應用熱敏電阻以外的熱電偶、測溫電阻體等溫度傳感器。並且，溫度傳感器470被安裝在線圈殼體190內的測量對象物的適當場所。光變換裝置480檢測溫度傳感器470的電阻等來檢測測量對象物的溫度。另外，光變換裝置480將關於檢測出的溫度的信息變換為光信號，通過光通信將其向線圈殼體190 外部的溫度監視裝置490輸出。溫度監視裝置490基於通過光通信接收到的關於溫度的信息，進行溫度顯示和/ 或警報輸出等的控制。另外，在圖8中，對進行線圈殼體190內的溫度檢測的情況進行了說明，但也可以設置例如與電磁場的強度和/或上述冷卻裝置的電機電流等其他的監視項目對應的傳感器來進行監視。圖9中，作為上述的變形例，示出了作為電氣設備400D而具備與電氣負載430並聯連接的蓄電裝置431的結構。參照圖9，電氣設備400D包括受電天線410、整流器420、電氣負載430、蓄電裝置 431、以及控制裝置432。蓄電裝置431為可再充電的直流電源，例如包括鋰離子電池、鎳氫電池等二次電池。另外，也可以採用電容器等。蓄電裝置431能夠在從送電單元供電時進行充電。通過設為這樣的結構，在沒有從送電單元進行供電時也能夠驅動電氣負載430。另外，通過將控制裝置432連接於蓄電裝置431，也能夠控制電氣負載430。例如存在如下情況在供電結束後驅動冷卻裝置一定時間；不管是否處於供電執行中都對線圈殼體190的內部進行監視。在上述圖5 9的說明中，對設置在充電側的線圈殼體190內的電氣設備400進行了說明，關於設置在送電側的線圈殼體250內的電氣設備500也同樣能夠適用。圖10中示出了設置在線圈殼體250內的電氣設備500的基本結構。參照圖10，電氣設備500，與在受電側說明的圖5的結構同樣，包括受電天線510、整流器520以及電氣負載530。另外，關於受電天線510、整流器520以及電氣負載530，與圖5中的受電天線410、整流器420以及電氣負載430對應，因此不重複詳細說明。如上所述，在利用共振法的非接觸供電系統中，通過將設置在線圈殼體190、250 內的電氣設備400、500設為具備受電天線410、510以及整流器420、520作為一體的結構， 無需從線圈殼體190、250外部供給電源，能夠從通過電磁共振產生的電磁場接受電力來驅動電氣設備400、500。其結果，因為不需要線圈殼體190、250內的電源配線的線路布線，所以不會由於電源配線設置的制約而使電氣設備400、500的設置位置受到限制，設置位置的自由度增加。另外，因為不需要線圈殼體190、250內的電源配線，所以也能夠防止由於配線接近自諧振線圈而對電磁場產生影響。而且，因為不需要用於將電源配線拉入線圈殼體190、250內的配線孔，所以也能夠防止由於電磁防護物與電源配線接觸而使電磁防護物的防護性能降低、妨礙電流向電氣設備400、500行進。另外，在作為電氣設備400、500而連接冷卻裝置等的情況下，因為由受電天線 410、510接受的電力根據來自送電單元的供電電力而增減，所以不需要追加複雜的控制裝置，能夠獲得與來自送電單元的供電電力相應的冷卻能力。另外，本實施方式中的P⑶160以及電動機170為本發明中的「電氣驅動裝置」的一例。另外，本實施方式中的線圈殼體190、250為本發明中的「殼體」的一例。應該認為，本次所公開的實施方式在所有的方面都是例示而不是限制性的內容。 本發明的範圍不是由上述的實施方式的說明而是由權利要求表示，包括與權利要求等同的意思以及範圍內的所有的變更。
權利要求
1.一種非接觸受電裝置，經由通過與送電裝置O00)的電磁共振產生的電磁場來接受電力，所述非接觸受電裝置具備受電單元(110、120)，其通過電磁共振接受從所述送電裝置(200)輸送來的電力；在內部收納所述受電單元(110、120)的殼體(190)；和配設在所述殼體(190)內的電氣設備G00、400A、400B、400C、400D)，所述電氣設備(400、400A、400B、400C、400D)包括從所述電磁場接受電力的受電天線G10)；和使用由所述受電天線(410)接受來的電力的電氣負載G30、430A、430B、430C)。
2.根據權利要求1所述的非接觸受電裝置，其中，所述殼體(190)具有用於防止所述電磁場向周圍洩漏的電磁遮蔽材料。
3.根據權利要求2所述的非接觸受電裝置，其中，所述電磁遮蔽材料在所述殼體(190)的與所述送電裝置(200)相對的面上設置有開
4.根據權利要求2所述的非接觸受電裝置，其中，所述電氣設備(400、400A、400B、400C、400D)還包括整流器020)，該整流器(420)接受由所述受電天線(410)接受來的電力並對其進行整流。
5.根據權利要求4所述的非接觸受電裝置，其中，所述電氣負載G30、430A、430B、430C)包括顯示裝置03OA)、冷卻裝置03OB)、溫度檢測裝置G30C)以及電動泵中至少任一方。
6.一種非接觸供電系統，其經由通過電磁共振產生的電磁場，將來自電源的電力從送電裝置(200)供電至受電裝置，所述受電裝置包括權利要求1 5中任一項所述的非接觸受電裝置。
7.一種非接觸送電裝置000)，經由通過與受電裝置的電磁共振產生的電磁場，將來自電源的電力向所述受電裝置輸送，所述非接觸送電裝置具備送電單元O30、240)，其通過電磁共振將所述電力向所述受電裝置輸送；在內部收納所述送電單元Ο30、240)的殼體Q50)；和配設在所述殼體Ο50)內的電氣設備(500)，所述電氣設備(500)包括從所述電磁場接受電力的受電天線(510)；和使用由所述受電天線(510)接受來的電力的電氣負載(530)。
8.根據權利要求7所述的非接觸送電裝置000)，其中，所述殼體(250)具有用於防止所述電磁場向周圍洩漏的電磁遮蔽材料。
9.根據權利要求8所述的非接觸送電裝置000)，其中，所述電磁遮蔽材料在所述殼體Ο50)的與所述受電裝置相對的面上設置有開口。
10.根據權利要求8所述的非接觸送電裝置000)，其中，所述電氣設備(500)還包括整流器(520)，該整流器(520)接受由所述受電天線(510) 接受來的電力並對其進行整流。
11.根據權利要求10所述的非接觸送電裝置000)，其中，所述電氣負載(530)包括顯示裝置、冷卻裝置、溫度檢測裝置以及電動泵中至少任一方。
12.一種非接觸供電系統，其經由通過電磁共振產生的電磁場，將來自電源的電力從送電裝置(200)供電至受電裝置，所述送電裝置(200)包括權利要求7 11中任一項所述的非接觸送電裝置(200)。
13.—種車輛(100)，具備非接觸受電裝置，其經由通過與所述車輛(100)外部的送電裝置Q00)的電磁共振產生的電磁場，接受來自所述車輛(100)外部的電源的電力；和電氣驅動裝置(160、170)，其接受由所述非接觸受電裝置接受來的電力，產生用於推進車輛的驅動力，所述非接觸受電裝置包括受電單元(110、120)，其通過電磁共振接受從所述送電裝置(200)輸送來的電力；在內部收納所述受電單元(110、120)的殼體(190)；和配設在所述殼體(190)內的電氣設備G00、400A、400B、400C、400D)，所述電氣設備(400、400A、400B、400C、400D)包括從所述電磁場接受電力的受電天線G10)；和使用由所述受電天線(410)接受來的電力的電氣負載G30、430A、430B、430C)。
14.根據權利要求13所述的車輛，其中，所述殼體(190)具有用於防止所述電磁場向周圍洩漏的電磁遮蔽材料， 所述電磁遮蔽材料在所述殼體(190)的與所述送電裝置(200)相對的面上設置有開
15.根據權利要求14所述的車輛，其中，所述電氣設備(400、400A、400B、400C、400D)還包括整流器020)，該整流器(420)接受由所述受電天線(410)接受來的電力並對其進行整流，所述電氣負載G30、430A、430B、430C)包括顯示裝置03OA)、冷卻裝置03OB)、溫度檢測裝置G30C)以及電動泵中至少任一方。
全文摘要
在利用共振法的非接觸供電系統中，將配設在線圈殼體內的電氣設備(400)設為具備受電天線(410)以及整流器(420)作為一體的結構。不需要從線圈殼體外部供給電源，從通過電磁共振產生的電磁場接受電力來驅動電氣設備(400)。
文檔編號H02J17/00GK102197566SQ20098014277
公開日2011年9月21日 申請日期2009年3月18日 優先權日2009年3月18日
發明者中村達, 佐佐木將, 山本幸宏, 市川真士, 菊池平 申請人:豐田自動車株式會社