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非接触供电用的线圈组件和供电系统

文献发布时间:2024-04-18 19:58:30


非接触供电用的线圈组件和供电系统

相关申请的援引

本申请以2021年4月26日提交申请的日本专利申请第2021-74033号为基础,将其记载内容援引于此。

技术领域

本公开涉及一种非接触供电用的线圈组件和供电系统。

背景技术

存在如下的系统,该系统在移动体中包括受电线圈,并且在道路上铺设多个供电线圈,通过电磁感应,以非接触的方式向移动体所包括的受电线圈供电。在多个供电线圈中,经过电源配线来对高频电力进行配电。作为电源配线的铺设方法,例如,如专利文献1所公开的那样,考虑将供电线圈中的每一个与高频电源连接的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开2013-51744号公报

发明内容

但是,如果采用上述方式的将各供电线圈与高频电源连接的方法,则供电线圈的铺设的自由度有可能会下降。

本公开能够实现为以下的方式。

根据本公开的一个方式,提供一种非接触供电用的线圈组件。该线圈组件包括多个外部连接端子、供电线圈、与上述供电线圈电连接的谐振电容器以及将上述多个外部连接端子之间电连接的母线。

根据该方式的线圈组件,在铺设多个线圈组件时,通过将附近的线圈组件的外部连接端子彼此电连接,能够向多个线圈组件供给电力或信号。因此,能够提高线圈组件的铺设的自由度。

根据本公开的一个方式,提供一种非接触供电用的供电系统。该供电系统包括电源、第一线圈组件和第二线圈组件,上述第一线圈组件包括:多个第一线圈外部连接端子;第一线圈供电线圈;与上述第一线圈供电线圈电连接的第一线圈谐振电容器;以及将上述多个第一线圈外部连接端子之间电连接的第一线圈母线,上述第二线圈组件包括:至少一个第二线圈外部连接端子;第二线圈供电线圈;以及与上述第二线圈供电线圈电连接的第二线圈谐振电容器,上述第一线圈组件通过上述多个第一线圈外部连接端子中的至少任一个与上述电源电连接而被供给电力,上述第二线圈组件与上述第一线圈组件电连接,并经由上述第一线圈组件的上述第一线圈母线而被供给上述电力。

根据该方式的供电系统,在铺设多个线圈组件时,通过将电源与一个线圈组件连接,并且将附近的线圈组件的外部连接端子彼此电连接,能够向多个线圈组件供给电力。因此,能够提高线圈组件的铺设的自由度。

根据本公开的一个方式,提供一种非接触供电用的供电系统。该供电系统包括信号源、第一线圈组件和第二线圈组件,上述第一线圈组件包括:多个第一线圈外部连接端子;第一线圈供电线圈;与上述第一线圈供电线圈电连接的第一线圈谐振电容器;以及将上述多个第一线圈外部连接端子之间电连接的第一线圈母线,上述第二线圈组件包括:至少一个第二线圈外部连接端子;第二线圈供电线圈;以及与上述第二线圈供电线圈电连接的第二线圈谐振电容器,上述第一线圈组件通过上述多个第一线圈外部连接端子中的至少任一个与上述信号源电连接而被供给信号,上述第二线圈组件与上述第一线圈组件电连接,并经由上述第一线圈组件的上述第一线圈母线而被供给上述信号。

根据该方式的供电系统,在铺设多个线圈组件时,通过将信号源与一个线圈组件连接,并且将附近的线圈组件的外部连接端子彼此电连接,能够向多个线圈组件供给信号。因此,能够提高线圈组件的铺设的自由度。

附图说明

参照附图和以下详细的记述,可以更明确本公开的上述目的、其他目的、特征和优点。附图如下所述。

图1是第一实施方式的供电系统的结构图。

图2是第一实施方式的送电器的电路图。

图3是第一实施方式的送电器的框图。

图4是第一实施方式的线圈组件的俯视图。

图5是图4的V-V剖视图。

图6是第二实施方式的送电器的电路图。

图7是第二实施方式的送电器的框图。

图8是第二实施方式的线圈组件的俯视图。

图9是图8的IX-IX剖视图。

图10是第三实施方式的送电器的框图。

图11是第四实施方式的送电器的框图。

图12是第五实施方式的线圈组件的俯视图。

图13是图12的XIII-XIII剖视图。

图14是第六实施方式的送电器的框图。

图15是第七实施方式的送电器的框图。

图16是第八实施方式的送电器的框图。

图17是第九实施方式的送电器的电路图。

图18是第十实施方式的送电器的电路图。

图19是第十实施方式的线圈组件的剖视图。

图20是第十一实施方式的送电器的电路图。

具体实施方式

A.第一实施方式:

如图1所示,本实施方式的非接触供电用的供电系统10是能够从送电器20以非接触的方式向车辆60供给电力的系统。供电系统10包括设置于道路RS的送电器20和装设于车辆60的受电器61。在本实施方式中,例示并说明了在道路RS上行驶的车辆60,但是车辆60不限于由驾驶员驾驶的车辆。例如,车辆60也可以是在工厂或仓库中使用的无人搬运车(AGV)。送电器20不限于设置于道路RS的情况。例如,送电器20也可以设置于作为用于供给电力的场所的充电区域。

送电器20包括电源组件30和非接触供电用的多个线圈组件40。电源组件30和多个线圈组件40埋设在道路RS的内部。在本实施方式中,多个线圈组件40沿着作为车辆60的行进方向的道路RS的延伸方向排列,并且沿着道路RS的宽度方向排列。在本实施方式中,例示并说明了在道路RS的内部埋设线圈组件40的情况,但是线圈组件40的设置方式并不限于埋设于道路RS的情况。例如,线圈组件40也可以配置在地面上。

车辆60例如是电动汽车、混合动力车等装设有驱动电动机的车辆。车辆60包括受电器61和电池64。受电器61具有受电谐振电路62和受电电路63。受电谐振电路62具有未图示的受电线圈和谐振电容器。

如图2所示,电源组件30内置有作为电源的高频电源32。线圈组件40内置有送电谐振电路41。高频电源32向送电谐振电路41供给高频的交流电力。送电谐振电路41具有供电线圈L1和与供电线圈L1电连接的谐振电容器C1。送电谐振电路41的谐振频率与受电谐振电路62的谐振频率被设定为大致相同。由此,通过供电线圈L1与受电谐振电路62所具有的受电线圈的磁场谐振,能够进行非接触供电。

图1所示的受电电路63将从受电谐振电路62输出的交流电力转换为直流电力,并供给至电池64。电池64是输出用于驱动作为车辆60的驱动源的驱动电动机的直流电力的二次电池。从受电电路63输出的直流电力用于电池64的充电。来自受电电路63的直流电力用于未图示的辅机电池的充电、驱动电动机或辅机的驱动。

如图3所示,电源组件30还具有电源壳体33、第一电源端子PTP和第二电源端子PTN。在电源壳体33内收纳有高频电源32。第一电源端子PTP和第二电源端子PTN露出并安装于电源壳体33。线圈组件40还包括线圈壳体42、电源用端子即作为多个外部连接端子的两个第一外部连接端子TP以及作为多个外部连接端子的两个第二外部连接端子TN。在线圈壳体42内收纳有送电谐振电路41。第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN露出并安装于线圈壳体42。第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN是具有防水性的连接器。在本实施方式中,由于针对每个线圈组件40收纳在线圈壳体42中,因此,能够根据铺设场所,以一个单位来对线圈组件40的个数的增减进行调节。

多个线圈组件40包括与电源组件30直接连接的线圈组件40和没有与之直接连接的线圈组件40。在此,将与电源组件30直接连接的线圈组件40称为第一线圈组件40A,将没有与电源组件30直接连接的线圈组件40称为第二线圈组件40B。“直接连接”是指一个端子和另一个端子通过配线电连接的状态。具体而言,意味着线圈组件40的第一外部连接端子TP及第二外部连接端子TN分别通过配线与高频电源32的第一电源端子PTP及第二电源端子PTN电连接的状态。在以下的说明中,“配线”是指传递电力或信号的导体,具体而言,例如配线是导线的表面被覆盖的线缆、形成于印刷电路基板的印刷配线、母线等。第一线圈组件40A的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN中的每一个通过配线与高频电源32的第一电源端子PTP和第二电源端子PTN中的每一个电连接。另一方面,第二线圈组件40B的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN中的每一个通过配线与第一线圈组件40A或第二线圈组件40B的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN中的每一个电连接。详细而言,在第二线圈组件40B与第一线圈组件40A电连接的情况下,第一线圈组件40A的多个第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN中的没有通过配线与高频电源32的第一电源端子PTP或第二电源端子PTN直接连接的第一外部连接端子TP及第二外部连接端子TN通过配线连接。

第一线圈组件40A的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN也称为第一线圈外部连接端子。第二线圈组件40B的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN也称为第二线圈外部连接端子。

如图2所示,高频电源32经由第一电源端子PTP和第二电源端子PTN向外部负载输出交流电力。线圈组件40除了上述结构之外,还具有第一母线LP和第二母线LN。第一母线LP是将两个第一外部连接端子TP之间电连接的母线。同样地,第二母线LN是将两个第二外部连接端子TN之间电连接的母线。谐振电容器C1和供电线圈L1在第一母线LP与第二母线LN之间串联连接并构成LC谐振电路。经由第一母线LP和第二母线LN向谐振电容器C1和供电线圈L1供给交流电力。另外,在本实施方式中,谐振电容器C1和供电线圈L1串联连接并构成谐振电路,但是也可以将谐振电容器C1和供电线圈L1并联连接并构成谐振电路。

第一线圈组件40A所具有的供电线圈L1也称为第一线圈供电线圈,第二线圈组件40B所具有的供电线圈L1也称为第二线圈供电线圈。第一线圈组件40A所具有的第一母线LP和第二母线LN也称为第一线圈母线,第二线圈组件40B所具有的第一母线LP和第二母线LN也称为第二线圈母线。第一线圈组件40A所具有的谐振电容器C1也称为第一线圈谐振电容器,第二线圈组件40B所具有的谐振电容器C1也称为第二线圈谐振电容器。

第二线圈组件40B经由第一线圈组件40A或经由第一线圈组件40A和第二线圈组件40B而被供给交流电力。具体而言,与第一线圈组件40A直接连接的第二线圈组件40B经由第一线圈组件40A的第一母线LP和第二母线LN而被供给交流电力。没有与第一线圈组件40A直接连接的第二线圈组件40B经由第一线圈组件40A的第一母线LP和第二母线LN以及电连接的第二线圈组件40B的第一母线LP和第二母线LN而被供给交流电力。这样,线圈组件40通过具有多个第一外部连接端子TP和多个第二外部连接端子TN以及第一母线LP和第二母线LN而具有配电功能。由此,能够在不与电源组件30直接连接的情况下,通过与附近的线圈组件40直接连接来向第二线圈组件40B配电。由此,能够提高线圈组件40的铺设的自由度。例如,在线圈组件40分别仅具有一个第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN且不具有第一母线LP和第二母线LN的情况下,即在不具有配电功能的情况下,需要将各个线圈组件40与电源组件30直接连接。特别地,为了向周围被线圈组件40包围的线圈组件40配电,需要确保设置用于直接连接的电源配线的空间。针对这点,根据本实施方式,即使是不易确保设置电源配线的空间的线圈组件40,也能够通过与附近的线圈组件40直接连接来进行配电,因此,能够提高铺设的自由度。另外,通过与附近的线圈组件40直接连接,能够向第二线圈组件40B配电,因此,能够提高铺设线圈组件40时的作业性和扩展性。例如,在想要增设线圈组件40的情况下,在线圈组件40不具有配电功能的情况下,需要铺设以已经铺设的电源组件30为起点的电源配线。针对这点,根据本实施方式,由于线圈组件40具有配电功能,因此,通过将新的线圈组件40与已经铺设的线圈组件40直接连接,能够进行配电。通过与附近的线圈组件40直接连接的作业,能够增设线圈组件40,因此,能够提高作业性和扩展性。

另外,在本实施方式中,示出了铺设九个线圈组件40的方式,但是线圈组件40的个数不限于九个。例如,在送电器20分别包括一个第一线圈组件40A和第二线圈组件40B的结构中,也能够起到相同的效果。另外,在本实施方式中,第二线圈组件40B与第一线圈组件40A同样地,包括多个第一外部连接端子TP和多个第二外部连接端子TN。与该结构不同,对于末端的第二线圈组件40B,由于不要求配电功能,因此,也可以构成为分别仅具有一个第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN。

如图4和图5所示,线圈组件40除了上述结构之外,还包括芯部43、屏蔽件44、母线基板45、第一线圈配线46、第二线圈配线49。在图4和图5中,示出了彼此正交的X轴、Y轴、Z轴。以下,有时将+Z方向设为上方向,将-Z方向设为下方向来进行说明。供电线圈L1、芯部43、屏蔽件44及母线基板45大致呈平板形状,各个面以平行于XY平面的方式配置。而且,如图5所示,朝向上方,按照母线基板45、屏蔽件44、芯部43、供电线圈L1的顺序,沿着Z轴层叠。线圈组件40以受电电路63的受电线圈位于上方的方式铺设。

在本实施方式中,第一母线LP和第二母线LN各自的一部分通过印刷配线形成于作为印刷基板的母线基板45。谐振电容器C1安装于母线基板45,通过未图示的配线将第一母线LP和第二母线LN、谐振电容器C1、供电线圈L1彼此连接。另外,第一母线LP和第二母线LN不限于印刷配线,也可以是线缆。另外,谐振电容器C1的安装场所不限于母线基板45,例如也可以是配置在母线基板45上的其他电路基板。

如图4所示,第一外部连接端子TP与第一线圈配线46连接。第二外部连接端子TN与第二线圈配线49连接。第一线圈配线46具有第一线圈端子47和与第一线圈端子47导通的第一内部配线48。第一线圈端子47形成在母线基板45上,并且与形成在母线基板45上的第一母线LP电连接。第一线圈端子47和第一外部连接端子TP通过第一内部配线48电连接。同样地,第二线圈配线49具有第二线圈端子50和与第二线圈端子50导通的第二内部配线51。如图5所示,第二线圈端子50形成在母线基板45上,并且与形成在母线基板45上的第二母线LN电连接。第二线圈端子50和第二外部连接端子TN通过第二内部配线51电连接。第一线圈端子47和第二线圈端子50也称为线圈端子。另外,经由第一线圈端子47与形成于母线基板45的第一母线LP电连接的第一外部连接端子TP也称为第二方式的第一外部连接端子TP。经由第二线圈端子50与形成于母线基板45的第二母线LN电连接的第二外部连接端子TN也称为第二方式的第二外部连接端子TN。另外,在第二实施方式中对第一方式的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN进行说明。第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN无论其方式如何,都是用于与电源组件30或其他线圈组件40直接连接的端子。

如图4所示,第一外部连接端子TP与第一电源配线81连接。第二外部连接端子TN与第二电源配线84连接。第一电源配线81具有第一配线端子82和与第一配线端子82导通的第一外部配线83。同样地,第二电源配线84具有第二配线端子85和与第二配线端子85导通的第二外部配线86。第一外部配线83和第二外部配线86例如是线缆。第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN以及第一配线端子82和第二配线端子85例如是防水连接器。在此,第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN的形状互不相同。而且,由于第一配线端子82和第二配线端子85的形状以分别与第一外部连接端子TP、第二外部连接端子TN配合的方式制作,因此,互不相同。由此,能够抑制将第二配线端子85与第一外部连接端子TP连接的误连接以及将第一配线端子82与第二外部连接端子TN连接的误连接。

在图4中,用斜线阴影表示供电线圈L1的配线区域。在本实施方式中,供电线圈L1是对多张形成有C字形状的印刷配线的印刷基板进行层叠,并且以形成螺旋形状的配线的方式将沿Z轴方向相邻的印刷配线彼此导通而形成的。供电线圈L1在从Z轴方向观察的俯视观察时形成在除了矩形REC的角部以外的范围内。而且,在俯视观察时的矩形REC的角部所处的范围内,形成有第一线圈端子47和第二线圈端子50。在本实施方式中,供电线圈L1由印刷配线形成,为了使每单位线圈长度的电阻值均匀,印刷配线的配线宽度最好大致均匀。在矩形区域中布置C字形的印刷配线的情况下,一般而言,位于将矩形REC的相对的两边的中点连接的线的配线宽度W最窄。因此,即使在除了矩形REC的角部以外的范围内形成印刷配线,也能够使位于矩形REC的对角线的配线宽度与配线宽度W相等。因此,根据本实施方式,能够在不提高形成供电线圈L1的印刷配线的配线电阻的情况下,在俯视观察时的矩形REC的角部所处的范围内配置第一线圈端子47和第二线圈端子50。

另外,在本实施方式中,供电线圈L1由印刷配线实现,但是作为其他方式,也可以由在导线上形成有绝缘覆膜的线圈线卷绕成螺旋形状或漩涡形状的线圈实现。

如图5所示,在供电线圈L1与母线基板45之间设置有芯部43。芯部43由导磁率较高的材料形成,例如为铁氧体制的。通过设置芯部43,能够提高供电效率。在没有设置芯部43的情况下,由于供电线圈L1所产生的磁通,在形成于母线基板45的第一母线LP和第二母线LN中产生涡电流,有时会成为损耗。通过设置芯部43,供电线圈L1所产生的磁通容易经过芯部43,因此,经过母线基板45的磁通较少,能够降低由于产生涡电流而引起的损耗,并且提高供电效率。另外,在供电线圈L1与母线基板45之间设置有屏蔽件44。屏蔽件44例如是铝制的。通过设置屏蔽件44,能够抑制电磁波向母线基板45传播,因此,能够抑制第一母线LP和第二母线LN中的噪声的产生。

根据以上说明的第一实施方式,线圈组件40具有多个第一外部连接端子TP和多个第二外部连接端子TN,并且具有将多个第一外部连接端子TP之间连接的第一母线LP和将多个第二外部连接端子TN之间连接的第二母线LN。因此,在铺设多个线圈组件40时,通过将电源组件30与一个线圈组件40连接,并且将附近的线圈组件40的第一外部连接端子TP彼此、第二外部连接端子TN彼此电连接,能够向多个线圈组件40供给电力。因此,能够提高线圈组件40的铺设的自由度。

另外,线圈组件40在供电线圈L1与形成有第一母线LP及第二母线LN的母线基板45之间包括芯部43。由此,能够提高供电效率。另外,线圈组件40在供电线圈L1与形成有第一母线LP及第二母线LN的母线基板45之间包括屏蔽件44。由此,能够抑制第一母线LP和第二母线LN中的噪声的产生。另外,由于第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN的形状互不相同,因此,能够抑制与第一配线端子82或第二配线端子85的误连接。

B.第二实施方式:

第二实施方式的线圈组件140相对于第一实施方式的线圈组件40在电路结构和构造方面不同。对与第一实施方式相同的结构标注相同的符号,并且省略说明。如图6所示,线圈组件140所具有的送电谐振电路141除了供电线圈L1和谐振电容器C1之外,还具有第一补偿电容器C2。第一补偿电容器C2连接在两个第一外部连接端子TP之间并配置于第一母线LP。详细而言,第一补偿电容器C2的一个电极与两个第一外部连接端子TP中的一个第一外部连接端子TP连接,第一补偿电容器C2的另一个电极与另一个第一外部连接端子TP连接。通过设置第一补偿电容器C2,能够消除第一母线LP和第二母线LN的电感分量,并且将LC谐振电路的谐振频率设为目标值。另外,通过设置第一补偿电容器C2,能够抑制向后级供给的供给电压降低。如果将第一补偿电容器C2的电容设为C,则电容C由下式(1)表示。式(1)中的“L”是图6所示的从点a到点b的区间的第一母线LP的电感和从点c到点d的区间的第二母线LN的电感的合计值。式(1)中的“ω”是角频率。

C=1/(ω

如图7所示,本实施方式的送电器120具有合计九个线圈组件140。详细而言,送电器120包括三个第一线圈组件140A和六个第二线圈组件140B。而且,线圈组件140不是单独地收纳在壳体中,而是九个线圈组件140收纳在一个线圈壳体142中。收纳在一个线圈壳体142中的多个线圈组件140也称为线圈组件单元150。在线圈壳体142中设置有第一壳体连接端子HTP和第二壳体连接端子HTN。第一壳体连接端子HTP与第一线圈组件140A的第一外部连接端子TP直接连接。而且,第二壳体连接端子HTN与第一线圈组件140A的第二外部连接端子TN直接连接。第一壳体连接端子HTP和第二壳体连接端子HTN是具有防水性的连接器。

如图8所示,第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN彼此相邻地配置在矩形的母线基板145的角附近。另外,在图8中,以九个线圈组件140中的在图7中沿纸面横向排列的三个线圈组件140为代表进行表示,省略了线圈壳体142的记载。第一母线LP和第二母线LN通过印刷配线形成于作为印刷基板的母线基板145。第一母线LP和第二母线LN彼此相邻地配置。由此,能够抑制由供电线圈L1所产生的磁通引起的第一母线LP和第二母线LN中的噪声的产生。如后面使用图9详细说明的那样,在本实施方式中,芯部43和屏蔽件44配置于供电线圈L1和母线基板145的下方。因此,形成于母线基板145的第一母线LP和第二母线LN容易受到供电线圈L1所产生的磁场的影响。在该结构的情况下,例如,在沿着线LIN1形成第一母线LP且沿着线LIN2形成第二母线LN的情况下,供电线圈L1与第一母线LP及第二母线LN之间的互感变高,因此,在供电线圈L1通电时容易产生噪声。与此相对,在本实施方式中,第一母线LP和第二母线LN彼此相邻地配置,由此能够抑制噪声的产生。此外,第一母线LP和第二母线LN与供电线圈L1相邻地配置。具体而言,第一母线LP和第二母线LN以俯视观察时与供电线圈L1重叠的方式形成。由此,能够抑制由供电线圈L1所产生的磁通引起的第一母线LP和第二母线LN中的涡电流的产生。供电线圈L1所产生的磁通的磁通密度在俯视观察时相对于用斜线阴影表示的供电线圈L1的配置区域的外周附近和内周附近,在除了配置区域的外周附近和内周附近以外的区域中变低。这是因为磁通容易被能够在作为导体的供电线圈L1自身中流动的涡电流切断。因此,例如,在沿着线LIN3形成第一母线LP、沿着线LIN4形成第二母线LN的情况下,通过供电线圈L1所产生的磁通,在圆环形状的配置区域的内侧部分,容易产生第一母线LP和第二母线LN中的涡电流。与此相对,在本实施方式中,由于第一母线LP和第二母线LN以俯视观察时与供电线圈L1重叠的方式形成,因此,能够抑制涡电流的产生。

顺便提及,在芯部43和屏蔽件44配置在供电线圈L1和母线基板145的下方的结构的情况下,如果在线圈组件40中分别设置三个以上的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN,则在将线圈组件40配置成2行2列的矩阵状的情况下,在四个线圈组件40中,第一母线LP和第二母线LN有时成为围绕供电线圈L1的环路形状。如果成为围绕供电线圈L1的环路形状,则供电线圈L1以抵消所产生的磁通的方式产生涡电流,供电效率有可能会降低。在图8中,用线LIN5例示了该情况下的第一母线LP的配线形状。针对这点,在本实施方式中,由于在线圈组件40中分别设置有两个第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN,因此,能够防止由于第一母线LP和第二母线LN成为环绕供电线圈L1的环路形状而产生涡电流。

在本实施方式中,通过印刷配线来实现第一母线LP和第二母线LN。即使在第一母线LP和第二母线LN由配置在供电线圈L1与芯部43及屏蔽件44之间的线缆实现的情况下,通过上述配置,也能够起到相同的效果。

在本实施方式中,第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN形成在母线基板145上。形成在母线基板145上的第一外部连接端子TP也称为第一方式的第一外部连接端子TP。形成在母线基板145上的第二外部连接端子TN也称为第一方式的第二外部连接端子TN。具体地说,在本实施方式中,通过端子台来实现与第一壳体连接端子HTP或第二壳体连接端子HTN直接连接的第一外部连接端子TP及第二外部连接端子TN和没有与之连接的第一外部连接端子TP及第二外部连接端子TN。另外,不限于端子台,例如也可以是连接器。而且,与相邻的线圈组件140直接连接的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN由用于与母线连接的端子实现。相邻的线圈组件140的第一外部连接端子TP彼此通过第一母线146连接。相邻的线圈组件140的第二外部连接端子TN彼此通过第二母线149连接。由母线连接的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN的形状互不相同。具体而言,与第一母线146或第二母线149螺纹紧固时的螺纹直径互不相同。同样地,由于第一母线146和第二母线149的被螺纹紧固时的螺纹直径以分别与第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN一致的方式制作,因此,互不相同。由此,能够抑制在线圈组件140上安装第一母线146和第二母线149时的误连接。在本实施方式中,由于在线圈壳体142内收纳有线圈组件140,因此,能够通过防水性不高的配线即母线进行连接。另外,将第一外部连接端子TP彼此和第二外部连接端子TN彼此连接的配线不限于第一母线146和第二母线149,例如也可以是线缆。

如图9所示,本实施方式的线圈组件140的芯部43和屏蔽件44的配置位置与第一实施方式不同。具体而言,芯部43和屏蔽件44配置在供电线圈L1和母线基板145的下方。通过设置芯部43,能够降低磁阻,并且能够提高供电效率。通过设置屏蔽件44,能够不易受到来自外部的噪声的影响,并且能够抑制噪声向外部的传播。

在本实施方式中,由于芯部43和屏蔽件44并非设置在供电线圈L1与母线基板145之间,因此,形成于母线基板145的第一母线LP和第二母线LN容易受到供电线圈L1所产生的磁场的影响。因此,如上所述,通过将第一母线LP和第二母线LN彼此相邻地配置,并且将第一母线LP和第二母线LN与供电线圈L1相邻地配置,能够不易受磁场的影响。

芯部43和屏蔽件44在俯视观察时大于供电线圈L1。另外,第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN配置在比芯部43的端部更靠内侧的位置。由此,与配置在芯部43的端部的外侧的情况相比,能够提高供电效率。在将多个线圈组件140收纳在同一线圈壳体142中的本实施方式中,通过将第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN配置在比芯部43的端部更靠内侧的位置,相邻的线圈组件140的第一外部连接端子TP彼此和第二外部连接端子TN彼此不会发生干涉。因此,能够以相邻的芯部43之间的间隙较小的状态配置,与间隙较大的情况相比,能够降低与相邻的芯部43的磁阻。因此,由于供电线圈L1和受电线圈的耦合系数增加,因此,与相邻的芯部43之间的间隙较大的情况相比,能够提高供电效率。

第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN配置在比屏蔽件44的端部更靠内侧的位置。由此,与配置在屏蔽件44的端部的外侧的情况相比,能够提高噪声的屏蔽效果。通过将第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN配置在比屏蔽件44的端部更靠内侧的位置,相邻的线圈组件140的第一外部连接端子TP彼此和第二外部连接端子TN彼此不会发生干涉。因此,能够以相邻的屏蔽件44之间的间隙较小的状态配置,与相邻的屏蔽件44之间的间隙较大的情况相比,能够提高噪声的屏蔽效果。

如图8所示,与第一实施方式同样地,供电线圈L1在从Z轴方向观察的俯视观察时形成在除了矩形REC的角部以外的范围内,在矩形REC的角部所处的范围内形成有第一方式的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN。而且,如图9所示,母线基板145与供电线圈L1相邻地配置。由此,在XY平面中,能够以节省的空间来配置第一方式的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN。除此之外,在Z轴方向上,也能够以节省的空间来配置第一方式的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN。如上所述,在通过印刷配线来形成供电线圈L1的情况下,即使在除了矩形REC的角部以外的范围内形成印刷配线,也不会提高印刷配线的配线电阻。因此,能够在不提高形成供电线圈L1的印刷配线的配线电阻的情况下,以节省的空间来配置第一方式的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN。另外,在供电线圈L1由卷绕有线圈线的线圈实现的结构中,供电线圈L1的俯视观察时的形状也呈大致圆形。因此,供电线圈L1不占有矩形REC的角部,因此,能够在空着的空间中形成第一方式的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN。即,即使在供电线圈L1由线圈线实现的结构中,根据该结构,也能够以节省的空间来配置第一方式的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN。

以上,根据所说明的第二实施方式,起到与第一实施方式相同的效果。此外,通过将第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN配置在比芯部43的端部更靠内侧的位置,能够提高供电效率。通过将第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN配置在比屏蔽件44的端部更靠内侧的位置,能够抑制第一母线LP和第二母线LN中的噪声的产生。

另外,第一母线LP和第二母线LN彼此相邻地配置,第一母线LP和第二母线LN与供电线圈L1相邻地配置。由此,能够抑制第一母线LP和第二母线LN中的涡电流的产生,抑制第一母线LP和第二母线LN中的噪声的产生。另外,线圈组件40通过在第一母线LP上包括第一补偿电容器C2,能够抑制偏离谐振频率的目标值。

另外,供电线圈L1形成在俯视观察时除了矩形REC的角部以外的范围内。而且,第一方式的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN形成在矩形REC的角部所处的范围内。由此,能够以节省的空间来配置第一方式的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN。

C.第三实施方式:

如图10所示,第三实施方式的线圈组件240的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN的个数与第一实施方式不同,分别包括三个。另外,第一母线LP和第二母线LN的实施方式与第一实施方式不同。在第一实施方式中,第一母线LP及第二母线LN通过印刷配线来实施,但是在本实施方式中,是所谓的绞合线结构的线缆。其他结构与第一实施方式相同,因此,省略说明。三个第一外部连接端子TP彼此通过第一母线LP连接。同样地,三个第二外部连接端子TN彼此通过第二母线LN连接。由此,与分别具有两个第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN的结构相比,能够降低配线电阻,并且能够提高供电效率。另外,与分别具有两个第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN的结构相比,能够连接的端子数增加,因此,能够进一步提高铺设的自由度。通过将第一母线LP和第二母线LN设为绞合线结构的线缆,能够抑制由趋肤效应引起的配线电阻增加,并且降低损耗。

根据以上说明的第三实施方式,起到与上述实施方式相同的效果,此外,由于分别具有三个第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN,因此,能够提高供电效率。

D.第四实施方式:

如图11所示,第四实施方式的线圈组件340与第一实施方式的不同点在于,分别具有四个第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN。其他结构与第一实施方式相同,因此,省略说明。四个第一外部连接端子TP彼此通过第一母线LP连接。同样地,四个第二外部连接端子TN彼此通过第二母线LN连接。由此,与分别具有两个第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN的结构相比,能够降低配线电阻,并且能够提高供电效率。另外,在通过印刷配线来形成第一母线LP和第二母线LN的情况下,最好使用具有两层配线层的印刷基板。在这种情况下,最好在一个配线层中形成作为与四个第一方式的第一外部连接端子TP或第一线圈端子47导通的矩形的第一母线LP的导体,在另一个配线层中形成作为与四个第一方式的第二外部连接端子TN或第二线圈端子50导通的矩形的第二母线LN的导体。

E.第五实施方式:

如图12和图13所示,第五实施方式的线圈组件440与第一实施方式的不同点在于,两个线圈组件440收纳在线圈壳体442中。另外,与第一实施方式的不同点在于,线圈组件440分别具有八个第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN。另外,与第一实施方式的不同点在于,第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN配置于芯部43和屏蔽件44的上部。在图12和图13中,对与第一实施方式相同的结构标注相同的符号。

如图12所示,供电线圈L1在从Z轴方向观察的俯视观察时形成在除了矩形REC的角部以外的范围内。芯部43和屏蔽件44在从Z轴方向观察的俯视观察时以将矩形REC的角部的范围切开的方式形成。而且,在俯视观察时的矩形REC的角部所处的范围内,形成有第一方式的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN、第一线圈端子47和第二线圈端子50。如图13所示,第一方式的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN、第一线圈端子47和第二线圈端子50在Z方向上延伸至供电线圈L1的配置位置。由此,能够以节省的空间来配置第一方式的第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN以及第二方式的与第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN电连接的第一线圈端子47和第二线圈端子50。

F.第六实施方式:

如图14所示,第六实施方式的线圈组件140具有与第二实施方式的线圈组件140相同的结构。在第六实施方式中,连结有两个包括九个线圈组件140的线圈组件单元150。由于在线圈壳体142中设置有第一壳体连接端子HTP和第二壳体连接端子HTN,因此,通过将第一壳体连接端子HTP与第二壳体连接端子HTN连接,能够向线圈组件单元150所具有的九个线圈组件140配电。

G.第七实施方式:

如图15所示,第七实施方式的线圈组件640与第一实施方式同样地,具有在供电线圈L1与母线基板45之间包括芯部43和屏蔽件44的结构。第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN的个数与第一实施方式不同,分别包括四个。九个线圈组件640收纳在线圈壳体642中,并且形成线圈组件单元650。在图15中,对与第一实施方式相同的结构标注相同的符号。在线圈壳体642中设置有与第二实施方式相同的第一壳体连接端子HTP和第二壳体连接端子HTN。

H.第八实施方式:

如图16所示,第八实施方式的线圈组件640具有与第七实施方式的线圈组件640相同的结构。在第八实施方式中,连结有四个包括九个线圈组件640的线圈组件单元650。

I.第九实施方式:

如图17所示,第九实施方式的线圈组件840的送电谐振电路841的电路结构与第二实施方式不同。其他结构与第二实施方式相同,因此,省略说明。送电谐振电路841除了供电线圈L1、谐振电容器C1和第一补偿电容器C2之外,还包括第二补偿电容器C3。第二补偿电容器C3连接在两个第二外部连接端子TN之间并配置于第二母线LN。详细而言,第二补偿电容器C3的一个电极与两个第二外部连接端子TN中的一个第二外部连接端子TN连接,第二补偿电容器C3的另一个电极与另一个第二外部连接端子TN连接。通过设置第一补偿电容器C2和第二补偿电容器C3,能够消除第一母线LP和第二母线LN的电感分量,并且将LC谐振电路的谐振频率设为目标值。另外,通过设置第一补偿电容器C2和第二补偿电容器C3,能够抑制向后级的供给电压降低。通过上述的式(1)来表示第一补偿电容器C2的电容C。其中,式(1)中的L是图17所示的从点a到点b的区间的第一母线LP的电感。同样地,通过上述的下式(1)来表示第二补偿电容器C3的电容。式(1)中的L是图17所示的从点c到点d的区间的第一母线LP的电感。

J.第十实施方式:

如图18所示,第十实施方式的线圈组件1040所具有的送电谐振电路1041与第二实施方式的送电谐振电路141的不同之处在于包括开关SW。在图18和图19中,对与第一实施方式或第二实施方式相同的结构标注相同的符号。开关SW连接在谐振电容器C1的没有与供电线圈L1连接的电极与第一母线LP之间。在本实施方式中,通过未图示的控制电路来改变开关SW的接通/断开,以使多个线圈组件1040中的仅用于供电的线圈组件1040谐振的方式进行控制。由此,例如,通过仅使车辆60所处的线圈组件1040的LC谐振电路谐振,能够使送电器20省电。

如图19所示,线圈组件1040在供电线圈L1与母线基板45之间具有芯部43和屏蔽件44。而且,在母线基板45与屏蔽件44之间包括切换电路基板53。在切换电路基板53上安装有例如构成控制电路的电子部件或开关SW等。另外,不限于在母线基板45之外设置切换电路基板53的结构,也可以采用在同一基板上形成第一母线LP和第二母线LN以及开关SW等电子部件的结构。

K.第十一实施方式:

如图20所示,第十一实施方式的线圈组件1140所具有的送电谐振电路1141与第二实施方式的送电谐振电路141的不同之处在于谐振电容器C101是可变电容器。在图20中,对与第一实施方式或第二实施方式相同的结构标注相同的符号。在本实施方式中,通过由未图示的控制电路来改变谐振电容器C101的电容值,以使多个线圈组件1140中的仅用于供电的线圈组件1140谐振的方式进行控制。即,谐振电容器C101具有与第十实施方式的开关SW相同的功能。具体而言,对于不是用于供电的线圈组件1140,以使谐振电容器C101的电容值相对于目标值变大或变小的方式进行调节。由此,例如,通过仅使车辆60所处的线圈组件1140的LC谐振电路谐振,能够使送电器20省电。

L.其他实施方式:

(L1)在上述实施方式中,多个外部连接端子与电源连接。除此之外,在多个外部连接端子与信号源连接的情况下,也能够应用上述结构的线圈组件40。作为由信号源传递的信号,可以举出CAN(Controller Area Network:控制器局域网)信号或驱动信号。例如,通过将信号源与第一线圈组件40A的第一外部连接端子TP连接,并且将第一线圈组件40A的第一外部连接端子TP与第二线圈组件40B的第一外部连接端子TP电连接,能够向第二线圈组件40B供给信号。在这种情况下,优选的是,在线圈组件40中除了供来自信号源的信号传递的第一母线LP之外还包括电源供给用的母线,但也是可以构成为不包括。根据该结构,能够提高线圈组件40的铺设的自由度。另外,在上述实施方式中,多个外部连接端子的连接对象是高频电源32,但是例如也可以是其他的交流电源,还可以是直流电源。

(L2)在上述第二实施方式中,线圈组件140具有第一补偿电容器C2。除此之外,也可以构成为针对多个线圈组件140设置一个第一补偿电容器C2。具体而言,也可以将不包括第一补偿电容器C2的线圈组件和包括第一补偿电容器C2的线圈组件140组合。这样,作为针对多个线圈组件中的每一个设置第一补偿电容器C2的结构,也能够起到相同的效果。对于第九实施方式的第二补偿电容器C3也是同样的。在将不包括第一补偿电容器C2的线圈组件和包括第一补偿电容器C2的线圈组件140组合的结构的情况下,第一补偿电容器C2的电容C也由式(1)表示。其中,此时的式(1)中的“L”是将包括第一补偿电容器C2的线圈组件的第一母线的电感与不包括第一补偿电容器C2的线圈组件的第一母线的电感相加而得到的值。

(L3)在上述第二实施方式中,第一母线LP和第二母线LN与母线基板45相邻地形成。除此之外,也可以采用通过具有两层配线层的母线基板以在Z轴方向上重叠的方式形成第一母线LP和第二母线LN并使之相邻的结构。通过该结构,也能够起到相同的效果。

(L4)在上述第一实施方式中,线圈组件40具有芯部43和屏蔽件44。除了该结构之外,线圈组件40也可以是仅包括芯部43和屏蔽件44中的任一方的结构。对于第二实施方式也是同样的。

(L5)在上述第一实施方式中,第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN是具有防水性的连接器。与此相对,在是不要求防水性的使用环境的情况下,也可以通过不具有防水性的连接器来实现第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN。另外,在是要求防尘性的使用环境的情况下,也可以通过还具有防尘性的连接器来实现第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN。对于第一配线端子82和第二配线端子85也是同样的,也可以通过不具有防水性的连接器来实现。另外,对于第二实施方式的第一壳体连接端子HTP和第二壳体连接端子HTN也是同样的,也可以通过不具有防水性的连接器来实现。另外,第二实施方式的相邻的线圈组件140的第一外部连接端子TP彼此和第二外部连接端子TN彼此分别通过防水性不高的配线即第一母线146和第二母线149来连接。与此相对,也可以通过防水性较高的线缆等进行配线。

(L6)在上述第一实施方式的线圈组件40中,两个第一外部连接端子TP和两个第二外部连接端子TN在俯视观察时分别配置在线圈壳体42的四个角。与此相对,与第二实施方式同样地,第一外部连接端子TP和第二外部连接端子TN也可以彼此相邻地配置。根据该方式,作为线圈壳体42外的配线,能够将第一电源配线81和第二电源配线84相邻地配置,能够减小第一电源配线81和第二电源配线84的电感。

本公开不限于上述实施方式及变形例,能在不超出上述主旨的范围内通过各种结构实现。例如,与发明内容部分所记载的各方式中的技术特征对应的各实施方式及变形例中的技术特征可以适当地进行替换或组合,以解决上述技术问题的一部分或全部,或者实现上述效果的一部分或全部。此外,上述技术特征只要未在本说明书中作为必须结构而说明,就能够适当删除。

相关技术
  • 非接触供电系统的线圈位置检测方法和非接触供电系统
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06120116496530