输电装置、受电装置及电力传输系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种输电装置、受电装置以及电力传输装置，该输电装置(40)具备：输电部(28)，其以非接触的方式向被设置在外部的受电部(27)输送电力；筒状的输电侧屏蔽件(102)，其以环绕上述输电部(28)的方式而设置，在输电侧屏蔽件(102)的、与受电部(27)所处的区域相反的一侧，是电磁波能够通过的，在输电侧屏蔽件(102)上，在隔着输电侧屏蔽件(102)而与所述输电部(28)相反的一侧设置有屏蔽构件(103)。
【专利说明】输电装置、受电装置及电力传输系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种输电装置、受电装置及电力传输系统。
【背景技术】
[0002]近年来，由于对环境的考虑因此利用蓄电池等的电力来驱动驱动轮的混合动力车辆和电动汽车等备受关注。
[0003]尤其是近年，在上述这种装载了蓄电池的电动车辆中，不使用插销等而能够以非接触的方式对蓄电池进行充电的无线充电备受关注。而且最近在非接触式的充电方式中也提出了各种充电方式。
[0004]作为使用了非接触式的充电方式的电力传送系统，例如可以列举:日本特开2010-070048号公报(专利文献I)、日本特开2010-252583号公报(专利文献2)、日本特开2008-294385号公报(专利文献3)、日本特开2009-004512号公报(专利文献4)以及日本特开2009-076513号公报(专利文献5)。
[0005]在这些电力传输系统中，对于输电装置及受电装置而言均为，与一个装置对置的面被构成为电磁波能够通过，而与一个装置不对置的其他面被屏蔽构件覆盖。例如，在专利文献I中所公开的非接触供电系统中，使用了立方体形状的屏蔽盒，且与一个装置对置的面被设置为电磁波能够通过，而在其他的五个面上设置有屏蔽构件以对电磁波(近场)进行反射。
[0006]对于屏蔽盒的大小而言，需要将被收纳于屏蔽盒内的供电单元(输电单元)与屏蔽构件之间的距离设定为一定值以上。其结果为，可能会导致供电单元(输电单元)的大型化，尤其是高度方向上的大型化。
[0007]在先技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本特开2010-070048号公报
[0010]专利文献2:日本特开2010-252583号公报
[0011]专利文献3:日本特开2008-294385号公报
[0012]专利文献4:日本特开2009-004512号公报
[0013]专利文献5:日本特开2009-076513号公报
【发明内容】
[0014]发明所要解决的课题
[0015]因此，本发明是为解决上述课题而实施的，其提供一种具备能够避免输电装置大型化的结构的输电装置、受电装置及电力传输系统。
[0016]用于解决课题的方法
[0017]基于本发明的输电装置具备:输电部，其以非接触的方式向被设置在外部的受电部输送电力；筒状的输电侧屏蔽件，其以环绕上述输电部的方式而设置，在上述输电侧屏蔽件的、与上述受电部所处的区域相反的一侧，是电磁波能够通过的；在上述输电侧屏蔽件上，在隔着上述输电侧屏蔽件而与上述输电部相反的一侧设置有屏蔽构件。
[0018]在另一种的方式中，上述屏蔽构件被电连接于上述输电侧屏蔽件。
[0019]在另一种方式中，上述屏蔽构件被电连接于上述输电侧屏蔽件的、与上述受电部所处的区域相反的一侧的端部。
[0020]在另一种方式中，上述输电部的固有频率与上述受电部的固有频率之差在上述受电部的固有频率的10%以下。
[0021]在另一种方式中，上述受电部与上述输电部的结合系数在0.1以下。
[0022]在另一种方式中，上述输电部通过如下的磁场和电场中的至少一方而向上述受电部输送电力，所述磁场为，被形成于上述受电部与上述输电部之间且以特定的频率进行振动的磁场，所述电场为，被形成于上述受电部与上述输电部之间且以特定的频率进行振动的电场。
[0023]在本发明所涉及的电力传输系统的一个方式中，具备包括输电部在内的输电装置、和包括以非接触的方式而从上述输电部接收电力的受电部在内的受电装置，在该电力输送系统中，上述输电装置包括筒状的输电侧屏蔽件，所述输电侧屏蔽件以环绕上述输电部的方式而设置，在上述输电侧屏蔽件的、与上述受电部所处的区域相反的一侧，是电磁波能够通过的，在上述输电侧屏蔽件上，在隔着上述输电侧屏蔽件而与上述输电部相反的一侧设置有屏蔽构件。
[0024]在另一种方式中，上述屏蔽构件被电连接于上述输电侧屏蔽件。
[0025]在另一种方式中，上述屏蔽构件被电连接于上述输电侧屏蔽件的、与上述受电部所处的区域相反的一侧的端部。
[0026]本发明所涉及的受电装置具备:受电部，其以非接触的方式从被设置在外部的输电部接收电力；筒状的受电侧屏蔽件，其以环绕上述受电部的方式而设置；上述受电侧屏蔽件的、与上述受电部所处的区域相反的一侧，是电磁波能够通过的，在上述受电侧屏蔽件上，在隔着上述受电侧屏蔽件而与上述受电部相反的一侧设置有屏蔽构件。
[0027]在另一种方式中，上述屏蔽构件被电连接在上述受电侧屏蔽件上。
[0028]在另一种方式中，上述屏蔽构件被电连接于上述受电侧屏蔽件的、与上述输电部所处的区域相反的一侧的端部。
[0029]在另一种方式中，上述输电部的固有频率与上述受电部的固有频率之差在上述受电部的固有频率的10%以下。
[0030]在另一种方式中，上述受电部与上述输电部的结合系数在0.1以下。
[0031]在另一种方式中，上述受电部通过如下的磁场和电场中的至少一方而从上述输电部接收电力，所述磁场为，被形成于上述受电部与上述输电部之间且以特定的频率进行振动的磁场，所述电场为，被形成于上述受电部与上述输电部之间且以特定的频率进行振动的电场。
[0032]在本发明所涉及的电力传输系统的一个方式中，具备包括输电部在内的输电装置、和包括以非接触的方式从上述输电部接收电力的受电部在内的受电装置，在该电力传输系统中，上述受电装置包括筒状的受电侧屏蔽件，所述受电侧屏蔽件以环绕上述受电部的方式而设置，在上述受电侧屏蔽件的、与上述输电部所处的区域相反的一侧，是电磁波能够通过的，在上述受电侧屏蔽件上，在隔着上述受电侧屏蔽件而与上述受电部相反的一侧设置有屏蔽构件。
[0033]在另一种方式中，上述屏蔽构件被电连接于上述受电侧屏蔽件。
[0034]在另一种方式中，上述屏蔽构件被电连接于上述受电侧屏蔽件的、与上述输电部所处的区域相反的一侧的端部。
[0035]发明效果
[0036]根据本发明，能够提供一种具备能够避免输电装置大型化的结构的输电装置、受电装置及电力传输系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1为示意性地对实施方式中的输电装置、受电装置及电力传输系统进行说明的图。
[0038]图2为表不电力传输系统的模拟模型的图。
[0039]图3为表示模拟结果的图。
[0040]图4为表示在将固有频率固定了的状态下，使气隙发生变化时的电力传输效率与被供给至共振线圈的电流的频率f之间的关系的图。
[0041]图5为表示距电流源(磁流源)的距离与电磁场的强度之间的关系的图。
[0042]图6为表示实施方式中的输电装置的结构的分解立体图。
[0043]图7为实施方式中的输电装置的俯视图。
[0044]图8为实施方式中的输电装置的仰视图。
[0045]图9为图7中的IX-1X线向视剖视图。
[0046]图10为表不输电装置向停车位的载置状态的第一图。
[0047]图11为表示输电装置向停车位的载置状态的第二图。
[0048]图12为其他实施方式中的输电装置的沿图7中的IX-1X线向视观察时的剖视图。
[0049]图13为另一其他实施方式中的输电装置的沿图7中的IX-1X线向视观察时的剖视图。
[0050]图14为另一其他实施方式中的输电装置的沿图7中的IX-1X线向视观察时的剖视图。
[0051]图15为另一其他实施方式中的输电装置的沿图7中的IX-1X线向视观察时的剖视图。
[0052]图16为另一其他实施方式中的输电装置的沿图7中的IX-1X线向视观察时的剖视图。
[0053]图17为另一其他实施方式中的输电装置的沿图7中的IX-1X线向视观察时的剖视图。
[0054]图18为另一其他实施方式中的输电装置的沿图7中的IX-1X线向视观察时的剖视图。
[0055]图19为另一其他实施方式中的输电装置的仰视图。
[0056]图20为另一其他实施方式中的输电装置的仰视图。
[0057]图21为表示其他实施方式中的受电装置的结构的剖视图。[0058]具体方式
[0059]以下，参照附图对基于本发明的实施方式中的输电装置、受电装置及电力传输系统进行说明。此外，在以下所说明的各个实施方式中，在提及个数、数量等时，除有特别记载的情况以外，本发明的范围并不定限限于该个数、数量等。此外，对于相同的零件、相当的零件有时标注相同的参考编号且不反复进行重复说明。此外，将各个实施方式中的结构适当组合使用是从最初起便可以预计的。
[0060](实施方式)
[0061]参照图1，对本发明所涉及的电力传输系统进行说明。图1为示意性地对本实施方式中的输电装置、受电装置及电力传输系统进行说明的图。
[0062]本实施方式I所涉及的电力传输系统具有包括受电装置40在内的电动车辆10和包括输电装置41在内的外部供电装置20。电动车辆10的受电装置在设置有输电装置41的停车位42的预定位置处停车，并主要从输电装置41接收电力。
[0063]在停车位42上设置有车轮止动件、或表示停车位置及停车范围的线，以使电动车辆10在预定位置停车。
[0064]外部供电装置20包括:高频电力驱动器22，其被连接于交流电源21 ;控制部26，其对高频电力驱动器22等的驱动进行控制；输电装置41，其被连接于该高频电力驱动器
22。输电装置41包括输电部28和电磁感应线圈23。输电部28包括共振线圈24和被连接于共振线圈24的电容器25。电磁感应线圈23被电连接于高频电力驱动器22。此外，虽然在该图1所示的示例中，设置有电容器25，但是电容器25不是必需的结构。
[0065]输电部28包括由共振线圈24的电感、共振线圈24的寄生电容及电容器25的电容形成的电路。
[0066]电动车辆10具备:受电装置40 ;整流器13，其被连接于受电装置40 ;DC/DC转换器14，其被连接于该整流器13 ;蓄电池15，其被连接于该DC/DC转换器14 ;动力控制单元(PdJ(Power Control Unit)) 16 ;电机单元17,其被连接于该动力控制单元16 ;车辆EQJ (Electronic Control Unit:电子控制单元)18,其对DC/DC转换器14和动力控制单元16等的驱动进行控制。另外，虽然本实施方式所涉及的电动车辆10为具备未图示的发动机的混合动力车辆，但是如果为通过电机而被驱动的车辆，也包括电动汽车和燃料蓄电池车辆。
[0067]整流器13被连接于电磁感应线圈12，将从电磁感应线圈12供给的交流电流转换为直流电流，并供给至DC/DC转换器14。
[0068]DC/DC转换器14对从整流器13供给的直流电流的电压进行调节，并供给至蓄电池15。另外，DC/DC转换器14并非必需的结构而可以省略。在该情况下，通过将用于使阻抗与外部供电装置20耦合的耦合器设置在输电装置41与高频电力驱动器22之间，从而能够代替DC/DC转换器14。
[0069]动力控制单元16包括被连接于蓄电池15上的转换器、和被连接于该转换器上的逆变器，转换器对从蓄电池15供给的直流电流进行调节(升压)，并供给至逆变器。逆变器将从转换器供给的直流电流转换为交流电流并供给至电机单元17。
[0070]电机单元17例如采用三相交流电机等，并通过从动力控制单元16的逆变器供给的交流电流来进行驱动。[0071]另外，在电动车辆10为混合动力车辆的情况下，电动车辆10还具备发动机。电机单元17包括主要作为发电机而发挥功能的电动发电机、和主要作为电动机而发挥功能的电动发电机。
[0072]受电装置40包括受电部27和电磁感应线圈12。受电部27包括共振线圈11和电容器19。共振线圈11具有寄生电容。因此，受电部27具有由共振线圈11的电感和共振线圈11及电容器19的电容形成的电路。另外，电容器19并非必需的结构，可以省略。
[0073]在本实施方式所涉及的电力传输系统中，输电部28的固有频率与受电部27的固有频率之差在受电部27或输电部28的固有频率的10%以下。通过将各个输电部28及受电部27的固有频率设定在这种范围内，从而能够提高电力传输效率。另一方面，当固有频率之差大于受电部27或输电部28的固有频率的10%时，电力传输效率将变得小于10%，从而将产生蓄电池15的充电时间变长等的弊病。
[0074]在此，输电部28的固有频率是指，在未设置有电容器25的情况下，由共振线圈24的电感和共振线圈24的电容形成的电路进行自由振动时的振动频率。在设置有电容器25的情况下，输电部28的固有频率是指，由共振线圈24及电容器25的电容和共振线圈24的电感形成的电路进行自由振动时的振动频率。在上述电路中，将制动力及电阻设为O或者实际为O时的固有频率也被称为输电部28的共振频率。
[0075]同样，所谓受电部27的固有频率是指，在未设置有电容器19的情况下，由共振线圈11的电感和共振线圈11的电容形成的电路进行自由振动时的振动频率。在设置有电容器19的情况下，受电部27的固有 频率是指，由共振线圈11及电容器19的电容、和共振线圈11的电感形成的电路进行自由振动时的振动频率。在上述电路中，使制动力及电阻为O或者实际上为O时的固有频率也被称为受电部27的共振频率。
[0076]利用图2及图3，对分析了固有频率之差与电力传输效率之间的关系的模拟结果进行说明。图2为表示电力传输系统的模拟模型。电力传输系统89具备输电装置90和受电装置91，输电装置90包括电磁感应线圈92和输电部93。输电部93包括共振线圈94和被设置于共振线圈94上的电容器95。
[0077]受电装置91具备受电部96和电磁感应线圈97。受电部96包括共振线圈99和被连接于该共振线圈99的电容器98。
[0078]将共振线圈94的电感设为电感Lt，将电容器95的电容设为电容Cl。将共振线圈99的电感设为电感Lr，将电容器98的电容设为电容C2。当以这种方式设定各个参数时，输电部93的固有频率fl由下述的式子(I)来表不，受电部96的固有频率f2由下述的式子
(2)来表示。
[0079]Π = I/{2 (LtXCl)"2}…(I)
[0080]f2 = I/{2 31 (Lr X C2)1/2}…(2)
[0081]在此，在图3中图示了在使电感Lr及电容C1、C2固定，而仅使电感Lt发生变化的情况下，输电部93及受电部96的固有频率的偏差与电力传输效率之间的关系。另外，在该模拟中，共振线圈94及共振线圈99的相对位置关系处于固定的状态，并且被供给至输电部93的电流的频率是固定的。
[0082]在图3所示的曲线图中,横轴表示固有频率的偏差(％ ),纵轴表示在恒定频率下的传输效率)。固有频率的偏差)由下述式(3)来表示。[0083](固有频率的偏差)={(fl- f2)/f2} X100(% )...(3)
[0084]从图3可知，当固有频率的偏差(％)为±0%时，电力传输效率接近于100%。当固有频率的偏差(％ )为± 5 %时，电力传输效率为40 %。当固有频率的偏差(％ )为± 10 %时，电力传输效率为10%。当固有频率之差(％)为±15%时，电力传输效率为5%。SP，可以看出:通过以固有频率的偏差)的绝对值(固有频率之差)处于受电部96的固有频率的10%以下的范围内的方式来设定各个输电部及受电部的固有频率,从而能够提高电力传输效率。并且，可以看出，通过以固有频率的偏差(％)的绝对值为受电部96的固有频率的5%以下的方式来设定各个输电部及受电部的固有频率，从而能够进一步提高电力传输效率。另外，作为模拟软件，采用了电磁场分析软件(JMAG (注册商标):株式会社JSOL制作)。
[0085]接下来，对本实施方式所涉及的电力传输系统的动作进行说明。
[0086]在图1中，交流电流从高频电力驱动器22被供给至电磁感应线圈23。当在电磁感应线圈23中流通有预定的交流电流时，通过电磁感应从而在共振线圈24中也将流通有交流电流。此时，以流通于共振线圈24中的交流电流的频率成为特定频率的方式，向电磁感应线圈23供给电力。
[0087]当在共振线圈24中流通有特定的频率的电流时，将在共振线圈24的周围形成有以特定频率进行振动的电磁场。
[0088]共振线圈11被配置在距共振线圈24的预定范围内，共振线圈11从被形成在共振线圈24的周围的电磁场接收电力。
[0089]在本实施方式中，共振线圈11及共振线圈24采用所谓的螺旋形线圈。因此，在共振线圈24的周围主要形成有以特定频率进行振动的磁场，共振线圈11从该磁场接收电力。
[0090]在此，对被形成在共振线圈24的周围的特定频率的磁场进行说明。对于“特定频率的磁场”而言，在典型的情况下，电力传输效率与被供给至共振线圈24的电流的频率具有关联性。因此，首先对电力传输效率与被供给至共振线圈24的电流的频率之间的关系进行说明。从共振线圈24向共振线圈11传输电力时的电力传输效率会由于共振线圈24与共振线圈11之间的距离等各种因素而发生变化。例如，将输电部28及受电部27的固有频率(谐振频率)设为固有频率f0，将被供给至共振线圈24的电流的频率设为频率f3，将共振线圈11及共振线圈24之间的气隙设为气隙AG。
[0091]图4为表示在将固有频率f0固定了的状态下，使气隙AG发生变化时的电力传输效率与被供给至共振线圈24的电流的频率f3之间的关系的曲线图。
[0092]在图4所示的曲线图中，横轴表示被供给至共振线圈24的电流的频率f3，纵轴表示电力传输效率(％ )。效率曲线LI示意性地表示气隙AG较小时的电力传输效率与被供给至共振线圈24的电流的频率f3之间的关系。如该效率曲线LI所示，在气隙AG较小的情况下，电力传输效率的峰值在f4、f5(f4 < f5)处产生。当使气隙AG变大时，电力传输效率变高时的两个峰值以互相靠近的方式发生变化。而且，如效率曲线L2所示，当使气隙AG大于预定距离时，电力传输效率的峰值将变为一个峰值，在被供给至共振线圈24的电流的频率为频率f6时电力传输效率成为峰值。当与效率曲线L2的状态相比而进一步增大气隙AG时，如效率曲线L3所示，电力传输效率的峰值将变小。
[0093]例如，作为用于实现提高电力传输效率的方法，可以考虑如下这种第一方法。作为第一方法，可以考虑如下方法，即，通过以与气隙AG匹配的方式将供给至图1所示的共振线圈24的电流的频率设为恒定，并使电容器25及电容器19的电容发生变化，从而使输电部28与受电部27之间的电力传输效率的特性发生变化。具体而言，在将被供给至共振线圈24的电流的频率设为恒定的状态下，对电容器25和电容器19的电容进行调节以使电力传输效率成为峰值。在该方法中，与气隙AG的大小无关，在共振线圈24及共振线圈11中流通的电流的频率是恒定的。另外，作为使电力传输效率的特性发生变化的方法，可以采用利用被设置于输电装置41和高频电力驱动器22之间的耦合器的方法、或利用转换器14的方法。
[0094]此外，作为第二方法，为根据气隙AG的大小来对供给至共振线圈24的电流的频率进行调节的方法。例如在图4中，在电力传输特性成为效率曲线LI时，向共振线圈24供给频率为频率f4或频率f5的电流。而且，在频率特性成为效率曲线L2、L3时，向共振线圈24供给频率为频率f6的电流。在该情况下，以与气隙AG的大小相匹配的方式使共振线圈24及共振线圈11中流通的电流的频率发生变化。
[0095]在第一方法中，流通于共振线圈24中的电流的频率为被固定的恒定的频率，在第二方法中，流通于共振线圈24中电流的频率为根据气隙AG而适当发生变化的频率。通过第一方法或第二方法等，以电力传输效率变高的方式而被设定的特定频率的电流被供给至共振线圈24。通过在共振线圈24中流通有特定频率的电流，从而在共振线圈24的周围形成有以特定的频率进行振动的磁场(电磁场)。受电部27被形成于受电部27与输电部28之间，且通过以特定的频率进行振动的磁场而从输电部28接收电力。因此，“以特定的频率进行振动的磁场”并不限定于固定频率的磁场。另外，虽然在上述的示例中，着眼于气隙AG，来设定供给至共振线圈24的电流的频率，但是电力传输频率也会由于共振线圈24及共振线圈11的水平方向上的偏差等的其他的因素而发生变化，有时会根据该其他因素，来对供给至共振线圈24的电流的频率进行调节。
[0096]另外，虽然在本实施方式中，对采用了螺旋形线圈来作为共振线圈的示例进行了说明，但是在采用了弯折线等的天线来作为共振线圈的情况下，通过在共振线圈24中流通有特定频率的电流，从而在共振线圈24的周围形成有特定频率的电场。而且，通过该电场，从而在输电部28与受电部27之间实施电力传输。
[0097]在本实施方式所涉及的电力传输系统中，通过利用电磁场的“静电场”为主导的近场(渐逝场)，从而能够实现输电及受电效率的提高。图5为表示距电流源(磁流源)的距离与电磁场的强度之间的关系的图。参照图5，电磁场由三个成分组成。曲线kl为，与距波源的距离成反比的成分，被称为“辐射电场”。曲线k2为，与距波源的距离的平方成反比的成分，被称为“感应电场”。此外，曲线k3为，与距波源的距离的立方成反比的成分，被称为“静电场”。另外，当将电磁场的波长为“λ ”时，使“辐射电场”、“感应电场”以及“静电场”的强度大致相同的距离能够表示为“ λ /2 π ”。
[0098]“静电场”为，电磁波的强度随着距波源的距离急剧减小的区域，在本实施方式所涉及的电力传输系统中，利用该“静电场”为主导的近场(渐逝场)来实施能量(电力)的传输。即，通过在“静电场”为主导的近场中，使具有接近的固有频率的输电部28及受电部27 (例如一对LC共振线圈)进行共振，从而从输电部28向另一方的受电部27传输能量(电力)。由于该“静电场”不会向远方传播能量，因此，与通过将能量传播至远方的“辐射电场”来传输能量(电力)的电磁波相比，共振法能够以更少的能量损失的方式来进行输电。
[0099]如此，在实施方式所涉及的电力传输系统中，通过利用电磁场而使输电部28和受电部27进行共振,从而从输电装置41向受电装置输送电力。而且，输电部28与受电部27的结合系数(O在0.1以下。另外，通常情况下，在利用电磁感应的电力传输中，输电部与受电部之间的结合系数(K)为接近1.0的值。
[0100]将本实施方式的电力传输中的输电部28与受电部27的结合称为例如“磁共振结合”、“磁场(磁场)共振结合”、“电磁场(电磁场)共振结合”或“电场(电场)共振结合”。
[0101]电磁场(电磁场)共振结合是指，包含“磁共振结合”、“磁场(磁场)共振结合”、“电场(电场)共振结合”中的某一个的结合。
[0102]由于在本说明书中所说明的输电部28的共振线圈24和受电部27的共振线圈11采用了线圈形状的天线，因此输电部28和受电部27主要通过磁场来进行结合，输电部28和受电部27进行“磁共振结合”或“磁场(磁场)共振结合”。
[0103]另外，作为共振线圈24、11例如可以采用弯折线等的天线，在该情况下输电部28和受电部27主要通过电场来进行结合。此时，输电部28和受电部27进行“电场(电场)
共振结合”。
[0104](输电装置41)
[0105]参照图6至图9对本实施方式中的输电装置41的具体结构进行说明。另外，图6为表示输电装置41的结构的分解立体图，图7为输电装置41的俯视图，图8为输电装置41的仰视图，图9沿图7中的IX-1X线的向视剖视图。
[0106]输电装置41具备构成输电部28的圆形的电磁感应线圈23和圆形的共振线圈24。在电磁感应线圈23及共振线圈24的径向外侧，以环绕电磁感应线圈23及共振线圈24的外侧的方式设置有圆筒状的输电侧屏蔽件102。在该输电侧屏蔽件102中使用了具有电磁波屏蔽效果的屏蔽构件。例如使用了铜等金属材料。此外，也可以通过廉价的构件来构成并在该内表面或外表面上粘贴具有电磁波屏蔽效果的布和海绵。
[0107]在输电侧屏蔽件102的与受电部27(参照图1，在图中为上侧)对置的一侧设置有树脂制的盖101。盖101在本实施方式中不具有电磁波屏蔽效果。输电侧屏蔽件102的、受电部27所处的区域的相反侧(图中下侧)被设置为电磁波能够通过。
[0108]在输电侧屏蔽件102上，在隔着输电侧屏蔽件102而与输电部28相反的一侧设置有屏蔽构件103。更具体而言，在圆形的输电侧屏蔽件102的外周面侧，设置有向径向外侧延展的屏蔽构件103。该屏蔽构件103也与输电侧屏蔽件102同样，使用了具有电磁波屏蔽效果的屏蔽构件。本实施方式中的屏蔽构件103具有在径向上具有预定宽度的环状的形状。另外，屏蔽构件103并不限定于该形状，也可以为后文叙述的图17至图20所示的形状。
[0109]屏蔽构件103被电连接于输电侧屏蔽件102的、与受电部27所处的区域相反的一侧的端部。在本实施方式中，输电侧屏蔽件102与屏蔽构件103通过同一构件而而被一体成形。
[0110]在本实施方式中，由盖101、输电侧屏蔽件102及屏蔽件构件103构成了屏蔽盖100。另外，虽然在本实施方式中，对采用了盖101及圆筒形状的输电侧屏蔽件102的情况进行了说明，但是盖101及输电侧屏蔽件102并不限定于圆形形状。也可以采用如后文叙述的图18及图19所示的多边形形状、矩形形状以及其他的各种形状。[0111]电磁感应线圈23通过设置有支承槽IlOa的树脂制的线圈支承构件110而被支承。在本实施方式中，使用了六个线圈支承构件110。通过线圈支承构件110，电磁感应线圈23的内周面被六点支承。线圈支承构件110被固定在盖101上。使用线圈支承构件110的数量、应当对线圈进行支承的部位适当地根据线圈的大小、形状而被变更。
[0112]共振线圈24被配置于电磁感应线圈23的径向外侧，并通过设置有支承槽120a的树脂制的线圈支承构件120而被支承。在本实施方式中，使用了六个线圈支承构件120。通过线圈支承构件120，电磁感应线圈23的内周面被六点支承。线圈支承构件120被固定于盖101上。使用线圈支承构件120的数量、应当对线圈进行支承的部位适当地根据线圈的大小、形状而被变更。
[0113]另外，共振线圈24及电磁感应线圈23的形状及配置并不限定于本实施方式。电磁感应线圈23与共振线圈24之间的配置关系并不限定于图示的关系，也可以将电磁感应线圈23和共振线圈24配置为层叠的状态。
[0114]如图9所示，电磁感应线圈23及共振线圈24被收纳在由屏蔽盖100的输电侧屏蔽件102规定的内部空间中。在本实施方式中，输电侧屏蔽件102的、与受电部27所处的区域相反的一侧(在图中为下侧:在本实施方式中为了方便称为“底面侧”)被设置为电磁波能够通过。
[0115]在本实施方式的结构中，由于如上所述，采用了未在底面侧设置屏蔽件的结构，因此输电侧屏蔽件102的高度只需满足如下的高度即可，即，电磁感应线圈23及共振线圈24被收纳于由屏蔽盖100的输电侧屏蔽件102规定的内部空间中的高度。其结果为，能够降低输电侧屏蔽件102的高度(h)，从而能够避免输电装置41的高度方向上的大型化。
[0116]此外，在未在底面侧设置屏蔽件的情况下，虽然有时会产生自底面的电磁波(近场)的泄漏，但是通过在输电侧屏蔽件102的外周面侧设置有向外侧延展的屏蔽构件103，从而能够利用屏蔽构件103来抑制向输电侧屏蔽件102的外侧泄漏的电磁波(近场)。
[0117]在此，参照图10及图11，对将上述结构的输电装置41设置于停车位42的情况进行说明。图10及图11为表示输电装置41的向停车位42的载置状态的第一图及第二图。
[0118]参照图10，图示了将上述输电装置41载置于停车位42上的状态。由于该输电装置41的高度方向上的大小较低，因此即使在载置于停车位42上的情况下，也能够将突出部分抑制得较低。
[0119]此外，如图11所示，即使在将上述输电装置41从停车位42的表面埋设于地下的情况下，由于能够减小从表面形成到地下的埋设用孔的深度，因此能够实现减轻设置作业的劳力。
[0120](其他的实施方式)
[0121]接下来，参照图12至图15对其他的实施方式中的输电装置41A?41D进行说明。输电装置41A?41D的结构与上述的输电装置41的基本结构相同，仅屏蔽构件103的形态不同。因此，在以下的说明中，对与输电装置41相同的结构，标注相同的参考编号并不进行重复说明，而对屏蔽构件103的形态进行详细说明。
[0122]参照图12，在该输电装置41A中，在将盖101的直径为2R的情况下，屏蔽构件103的伸出长度被设定为上述盖101的直径的一半(或者一半以上)的长度。由此，能够进一步提高抑制朝向输电侧屏蔽件102的径向外侧的电磁波的泄漏的效果。[0123]参照图13，在该输电装置41B中，将屏蔽构件103设置于输电侧屏蔽件102的设置有受电部27 —侧的端部。通过该结构也能够获得与输电装置41、41A相同的作用效果。
[0124]参照图14，该输电装置41C采用了如下结构，S卩，将屏蔽构件103连接于输电侧屏蔽件102的设置有受电部27 —侧的端部，并朝向相反侧而逐渐倾斜。通过该结构也能够获得与输电装置41、41A、41B相同的作用效果。
[0125]参照图15，在该输电装置41D中，不使屏蔽构件103与屏蔽件102接触，在距输电侧屏蔽件102的外表面隔开预定距离(S)的位置上设置屏蔽构件103。关于预定距离(S)，根据泄漏的电磁波的频率来进行设定。
[0126]另外，虽然在上述的实施方式中，通过在输电侧屏蔽件102的、受电部27所处的区域的相反侧未设置任何构件的结构，从而设定为电磁波能够通过，但是也可以采用如下结构，即，与上述的盖101相同，如图16的输电装置41E所示，使用不具有电磁波屏蔽效果的盖104来封闭底面侧的开口。
[0127]此外，虽然在上述实施方式中，对采用了圆形的电磁感应线圈23及圆形的共振线圈24的情况进行了说明，但是各个线圈的形状并不限定于圆形。例如，也可以如图17所示的输电装置41H那样，采用具有八边形的线圈形状的电磁感应线圈23及共振线圈24。此夕卜，也可以采用四边形或其他多边形形状的线圈。
[0128]即使在以这种方式采用了该多边形的线圈的情况下，也与上述的实施方式相同，在输电侧屏蔽件102上,在隔着输电侧屏蔽件102而与输电部28相反的一侧设置有屏蔽构件 103。
[0129]此外，构成输电侧盖100的输电侧屏蔽件102的形状并不限定于圆筒形状，也可以如图18所示的输电装置41J那样，例如与具有八边形的线圈形状的电磁感应线圈23及共振线圈24的形状相对应地，将盖101、输电侧屏蔽件102及屏蔽构件103的形状设为八边形。
[0130]输电侧屏蔽件102的形状为筒状是指，并不限定于上述圆筒状、八边形形状，而是在输电部28和受电部27被正常使用的状态下，以在实施非接触充电时的、连接输电部28与受电部27的直线方向为轴，轴向上未被填充，且在该轴的周围方向上包围输电部28的形状。
[0131]此外，也可以采用如下方式，即，如图19所示的输电装置41K那样，电磁感应线圈23及共振线圈24的形状采用圆形，盖101、输电侧屏蔽件102及屏蔽构件103的形状采用八边形(多边形)，并且也可以为与上述方式相反的组合(如图17所示的输电装置41H)。
[0132]此外，虽然对以环绕输电侧屏蔽件102的整个圆周的方式设置屏蔽构件103的情况进行了说明，但是在只需局部地抑制输电侧屏蔽件102的朝向径向外侧的电磁波的泄漏即可的情况下，也可以如图20所示的输电装置41那样，采用将屏蔽构件103分割并设置于所需的区域处的结构。
[0133]此外，虽然在上述各个实施方式中，对输电装置侧的结构进行了说明，但是也可以同样使用于受电装置。例如，在将图9所示的结构适用于受电装置侧的情况下，受电装置40A如图21所示。
[0134]参照图21，通过将输电侧屏蔽件102置换为受电侧屏蔽件102，例如可以在车辆的地板面板10的下面侧设置受电装置40A。可以将图12至图20所示的输电装置的结构使用于受电装置侧。
[0135]因此，可以与输电装置侧相同，在受电装置侧采用如下结构，即，在受电侧屏蔽件102的、输电部28所处的区域的相反侧电磁波能够通过的结构、和在受电侧屏蔽件102的外周侧设置有向外侧延展的屏蔽构件103的结构。
[0136]另外，虽然在上述的实施方式中，例示了作为线圈12及线圈23而包含电磁感应线圈的输电装置及受电装置，但是本发明也可以应用于不包含电磁感应线圈的共振型非接触输电受电装置中。
[0137]应当认为，此次所公开的实施方式及实施例应在所有方面均为例示，而并非对本发明进行限定的方式。本发明的保护范围不是上述所说明的范围而通过权利要求来表示，并且包含与权利要求相等的涵义以及范围内所有的变更。
[0138]符号说明
[0139]10…电动车辆；
[0140]11、12、23、24 …线圈;
[0141]13… 整流器；
[0142]14…DC/DC 转换器；
[0143]15…蓄电池；
[0144]16…动力控制单元；
[0145]17…电机单元；
[0146]18 …车辆 ECU;
[0147]19、25…电容器；
[0148]20…外部供电装置；
[0149]21…交流电源；
[0150]22…高频电力驱动器；
[0151]26…控制部；
[0152]27…受电部；
[0153]28…输电部；
[0154]29…阻抗调节器；
[0155]40、40A…受电装置；
[0156]41、41A、41B、41C、41D、41E、41H、41J、41K、41L…输电装置；
[0157]42…停车位；
[0158]100…屏蔽盖；
[0159]101 …盖;
[0160]102...输电侧屏蔽件；
[0161]103…屏蔽构件；
[0162]110a、120a …支承槽；
[0163]110、120…线圈支承构件。
【权利要求】
1.一种输电装置，具备: 输电部(28),其以非接触的方式向被设置在外部的受电部(27)输送电力； 筒状的输电侧屏蔽件(102)，其以环绕所述输电部(28)的方式而设置， 在所述输电侧屏蔽件(102)的、与所述受电部(27)所处的区域相反的一侧，是电磁波能够通过的， 在所述输电侧屏蔽件(102)上，在隔着所述输电侧屏蔽件(102)而与所述输电部(28)相反的一侧设置有屏蔽构件(103)。
2.如权利要求1所述的输电装置，其中， 所述屏蔽构件(103)被电连接于所述输电侧屏蔽件(102)。
3.如权利要求2所述的输电装置，其中， 所述屏蔽构件(103)被电连接于所述输电侧屏蔽件(102)的、与所述受电部(27)所处的区域相反的一侧的端部。
4.如权利要求1所述的输电装置，其中， 所述输电部(28)的固有频率与所述受电部(27)的固有频率之差在所述受电部(27)的固有频率的10以下。
5.如权利要求1所述的输电装置，其中， 所述受电部(27)与所述输电部(28)的结合系数在0.1以下。
6.如权利要求1所述的输电装置，其中， 所述输电部(28)通过如下的磁场和电场中的至少一方而向所述受电部(27)输送电力，所述磁场为，被形成于所述受电部(27)与所述输电部(28)之间且以特定的频率进行振动的磁场，所述电场为，被形成于所述受电部(27)与所述输电部(28)之间且以特定的频率进行振动的电场。
7.—种电力传输系统,其具备包括输电部(28)在内的输电装置(41)、和包括以非接触的方式而从所述输电部(28)接收电力的受电部(27)在内的受电装置(40)， 所述输电装置(41)包括筒状的输电侧屏蔽件(102)，所述输电侧屏蔽件(102)以环绕所述输电部(28)的方式而设置， 在所述输电侧屏蔽件(102)的、与所述受电部(27)所处的区域相反的一侧，是电磁波能够通过的， 在所述输电侧屏蔽件(102)上，在隔着所述输电侧屏蔽件(102)而与所述输电部(28)相反的一侧设置有屏蔽构件(103)。
8.如权利要求7所述的电力传输系统，其中， 所述屏蔽构件(103)被电连接于所述输电侧屏蔽件(102)。
9.如权利要求8所述的电力传输系统，其中， 所述屏蔽构件(103)被电连接于所述输电侧屏蔽件(102)的、与所述受电部(27)所处的区域相反的一侧的端部。
10.一种受电装置，具备: 受电部(27),其以非接触的方式从被设置在外部的输电部(28)接收电力； 筒状的受电侧屏蔽件(102)，其以环绕所述受电部(27)的方式而设置， 在所述受电侧屏蔽件(102)的、与所述受电部(27)所处的区域相反的一侧，是电磁波能够通过的， 在所述受电侧屏蔽件(102)上，在隔着所述受电侧屏蔽件(102)而与所述受电部(27)相反的一侧设置有屏蔽构件(103)。
11.如权利要求10所述的受电装置，其中， 所述屏蔽构件(103)被电连接于所述受电侧屏蔽件(102)。
12.如权利要求11所述的受电装置，其中， 所述屏蔽构件(103)被电连接于所述受电侧屏蔽件(102)的、与所述输电部(28)所处的区域相反的一侧的端部。
13.如权利要求10所述的受电装置，其中， 所述输电部(28)的固有频率与所述受电部(27)的固有频率之差在所述受电部(27)的固有频率的10%以下。
14.如权利要求10所述的受电装置，其中， 所述受电部(27)与所述输电部(28)的结合系数在0.1以下。
15.如权利要求10所述的受电装置，其中， 所述受电部(27)通过如下的磁场和电场中的至少一方而从所述输电部(28)接收电力，所述磁场为，被形成于所述受电部(27)与所述输电部(28)之间且以特定的频率进行振动的磁场，所述电场为，被形成于所述受电部(27)与所述输电部(28)之间且以特定的频率进行振动的电场。
16.—种电力传输系统,其具备包括输电部(28)在内的输电装置(41)、和包括以非接触的方式从所述输电部(28)接收电力的受电部(27)在内的受电装置(40)， 所述受电装置(40)包括筒状的受电侧屏蔽件(102)，所述受电侧屏蔽件(102)以环绕所述受电部(27)的方式而设置， 在所述受电侧屏蔽件(102)的、与所述输电部(28)所处的区域相反的一侧，是电磁波能够通过的， 在所述受电侧屏蔽件(102)上，在隔着所述受电侧屏蔽件(102)而与所述受电部(27)相反的一侧设置有屏蔽构件(103)。
17.如权利要求16所述的电力传输系统,其中， 所述屏蔽构件(103)被电连接于所述受电侧屏蔽件(102)。
18.如权利要求17所述的电力传输系统,其中， 所述屏蔽构件(103)被电连接于所述受电侧屏蔽件(102)的、与所述输电部(28)所处的区域相反的一侧的端部。
【文档编号】H02J17/00GK103975400SQ201180074938
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2011年11月18日 优先权日:2011年11月18日
【发明者】市川真士 申请人:丰田自动车株式会社