WO2011108403A1

WO2011108403A1 - 電気自動車

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Publication number: WO2011108403A1
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Inventors: 新博文
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Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2011-09-09
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Abstract

　路面（１０４）からワイヤレス結合により電力を受電する電気自動車（１０）において、共振器である中継器（６６）と受電コイル（８１）の車体（１６）への最適配置構成を明確化した電気自動車（１０）を提供する。中継器（６６）を構成する第１コイル（７１）は受電コイル（８１）と第１のワイヤレス結合（４０１）を形成し、第２コイル（７２）は送電コイル（８２）と第２のワイヤレス結合（４０２）を形成し、第１コイル（７１）を、車両床下パネル（１８）の上面側であって受電コイル（８１）の下側に受電コイル（８１）と軸心を合わせて近接配置し、第２コイル（７２）を車両床下パネル（１８）の下面側に配置し、路面（１０４）下の送電コイル（８２）から電気自動車（１０）の受電コイル（８１）に至る経路の性能指標ｋ・Ｑを大きくする。

Description

電気自動車

　この発明は、蓄電装置の電力により駆動されるモータの駆動力で走行する電気自動車に関し、特に、ワイヤレス充電（非接触充電）が可能な電気自動車に関する。

　従来から、蓄電装置の電力により駆動されるモータの回転トルクを、動力伝達機構を介して車輪に伝達することで走行する電気自動車においては、前記蓄電装置への１回の充電での走行距離が比較的短いこと、充電設備が不充実であること、並びに充電時間が長いこと等が普及のための課題となっている。

　また、電気自動車においては、エアコンディショナ等の電装品も電力を消費するため、例えば渋滞等に遭遇すると、走行距離が極端に短くなってしまうという懸念がある。

　近時、電気自動車においては、車両に設けられた充電口と、充電スタンドあるいは家庭の電源と、を充電ケーブルで接続することにより前記蓄電装置を充電するいわゆるワイヤード充電手法が考えられているが、例えば毎日充電作業を行おうとすると、充電ケーブルに係るコネクタの接続作業及び切断作業がきわめて繁雑である。

　この繁雑さを解消するために、ワイヤレス充電、換言すれば非接触充電が要望されている。

　特開２００９－１０６１３６号公報には、共鳴法によって車両外部の電源から非接触で充電電力を受電し、車載の蓄電装置を充電する電気自動車（電動車両）が開示されている。そして、特開２００９－１０６１３６号公報の段落［００１５］、［００３３］等には、両端がオープン（開放）のＬＣ共振コイルである２次自己共振コイルが、車体下部に配設されることが好ましいと記載されている。そして、車体下部において車両に平行に配設される２次自己共振コイル（［００９２］、図１０）に対して同軸上に二次コイル（受電コイル）が配設されることが好ましいとも記載されている（図１、［００３４］）。

　なお、共鳴方式によるワイヤレス結合（ワイヤレス送電）及び電磁誘導方式によるワイヤレス結合については、例えば、「ＥＥ　ＴＩＭＥＳ　Ｊａｐａｎ」　２００９年１０月９日発行、Ｅ２パブリッシング株式会社（以下、非特許文献１という。）の第２７頁～第３１頁の「第２部　中距離送電技術」の項目に開示されている。

　この非特許文献１には、コイルの保持エネルギについての指標Ｑは、ωを角周波数、Ｌをインダクタンス、Ｒｏｈｍを抵抗成分、Ｒｒａｄを放射抵抗成分とすれば、次の（１）式により表されると開示されている。

　Ｑ＝｛ωＬ／（Ｒｏｈｍ＋Ｒｒａｄ）｝　…（１）
　非特許文献１には、また、送電側コイルのインダクタンスをＬｓ、受電側コイルのインダクタンスをＬｒ、相互インダクタンスをＭとすれば、コイル間の結合の強さｋは、次の（２）式により表されることが開示されている。

　ｋ＝Ｍ／（Ｌｓ・Ｌｒ）^1/2＝（Ｍ／√Ｌｓ・Ｌｒ）　…（２）
　非特許文献１には、さらに、ワイヤレス結合における電力伝送効率についての性能指標（Ｆｉｇｕｒｅ　Ｏｆ　Ｍｅｒｉｔ）が、結合の強さｋと指標Ｑとの積である次の（３）式により表されることが開示されている。

ｋ・Ｑ＝（Ｍ／√Ｌｓ・Ｌｒ）・｛ωＬｓ／（Ｒｏｈｍ＋Ｒｒａｄ）｝　　　…（３）

　しかしながら、上記した特開２００９－１０６１３６号公報に記載された自己共振コイルは、両端がオープン（非接続）のＬＣ共振コイルであり、車両への実際の配置によりＣ成分（容量成分）の変動が大きいことから、回路設計及び実装設計がきわめてクリチカルになる（制約が大きくなる。）。しかも、車両に配置される自己共振コイルと２次コイル（受電コイル）の配置に関し、単に、車体下部において車両に平行に配設される自己共振コイルに対して同軸上に２次コイル（受電コイル）が配設されることが好ましいと記載されているに過ぎない。

　この発明は、このような課題及び上記非特許文献１による開示を考慮してなされたものであり、ワイヤレス充電における性能指標ｋ・Ｑを大きくするための中継器（共振器）と受電コイルの車両への最適配置構成を明確化して、電気自動車と路面間に距離がある場合であっても高い電力伝送効率で蓄電装置を充電することを可能とする電気自動車を提供することを目的とする。

　この発明に係る電気自動車は、蓄電装置と、該蓄電装置の電力により駆動されるモータと、該モータの駆動力により走行する電気自動車であって、車両床下パネルの上面側に配置され、前記蓄電装置に電気を供給する受電コイルと、路面に設けられた送電コイルによる電力を、電磁誘導方式及び共鳴方式の少なくとも一方によるワイヤレス結合を利用して前記受電コイルに送電する中継器と、を備え、前記中継器は、第１コイルと第２コイルとコンデンサとで共振回路を形成し、前記第１コイルは、前記受電コイルと第１のワイヤレス結合を形成し、前記第２コイルは、前記送電コイルと第２のワイヤレス結合を形成し、前記第１のワイヤレス結合における結合の強さｋ｛ｋ＝Ｍ／√Ｌ１・Ｌｒ、ここで、Ｌ１は第１コイルのインダクタンス、Ｌｒは受電コイルのインダクタンス、Ｍは、相互インダクタンス｝を、前記第２のワイヤレス結合の結合の強さｋより高くするために、前記第１コイルを、前記車両床下パネルの上面側であって前記受電コイルの下側に近接配置し、前記第２コイルを前記車両床下パネルの下面側に配置するとともに、前記第２のワイヤレス結合における保持エネルギの指標Ｑ（特に送電コイルについての保持エネルギの指標Ｑ＝ωＬｓ／ｒ、ここで、ωは角周波数、Ｌｓは送電コイルのインダクタンス、ｒは、送電コイルの抵抗成分と放射抵抗成分の加算値）を、前記第１のワイヤレス結合における保持エネルギの指標Ｑより高くしたことを特徴とする。

　この発明によれば、路面に設けられた送電コイルと、この送電コイルに対して第２のワイヤレス結合を構成する中継器の第２コイルと、の間での保持エネルギの指標Ｑを高くし、かつ、中継器を構成する第１コイルと受電コイルとを近接配置していることから、結合の強さｋを大きくすることができる。よって、路面の送電コイルから電気自動車の受電コイルに至る経路の性能指標ｋ・Ｑを大きくすることができる。結果として、電気自動車と路面間に距離がある場合でも中継器を介して高い電力伝送効率で蓄電装置を充電することができる。

　この場合、前記受電コイルと前記第１コイルの軸心を合わせて配置することで、結合の強さｋをより大きくすることができる。

　なお、前記中継器を構成する前記コンデンサを、前記車両床下パネルの上面側に配置するようにすることで、コイルに比較して耐久性の劣るコンデンサを車両の中に配置することができるので、コンデンサの選択が容易になる。

この発明によれば、路面から磁気結合により電力を受電する電気自動車において、共振器である中継器と受電コイルの車両への最適配置構成を適用することにより、路面の送電コイルから受電コイルに至る経路の性能指標ｋ・Ｑを大きくすることができる。この結果、電気自動車の車両床下パネルと路面間に距離がある場合でも高い電力伝送効率で蓄電装置を充電することができるという効果が達成される。

図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃは、それぞれ、この実施形態に係る電気自動車の車両搭載主要部品の配置を透視的に説明する側面説明図、背面説明図及び平面説明図である。図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃに示した電気自動車の車両搭載主要部品と、その配線、配管関係を説明する模式的概略ブロック図である。中継器の実体的構成図である。ワイヤレス結合送電・受電システムの回路図である。磁束の鎖交状態を示す模式図である。

　以下、この発明に係る電気自動車の一実施形態について図面を参照して説明する。

　図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃは、それぞれ、この実施形態に係る電気自動車１０の車両搭載主要部品の配置を透視的に説明する側面説明図、背面説明図及び平面説明図である。

　図２は、図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃに示した電気自動車１０の車両搭載主要部品と、その配線、配管関係を説明する模式的概略ブロック図である。

　図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃに示すように、電気自動車１０（車両）は、リチウムイオン２次電池あるいはキャパシタ等の高圧の蓄電装置１２を備える。薄型で直方体状の蓄電装置１２は、車体１６の図示しない前部座席の下側近傍から車体１６の床下パネル（車両床下パネル）１８に沿って、後部トランク２０側まで延びて配置されている。

　車体１６の前部のフロントグリルの後方には、ラジエータ２２が配置され、ラジエータ２２の後方にＥＷＰ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｗａｔｅｒ　Ｐｕｍｐ：電動水ポンプ）２４が車幅方向にオフセットされて配置されている（図１Ｃ参照）。ＥＷＰ２４が駆動されると、ラジエータ２２及びモータ３０を通じる配管３１（図２参照）の中のクーラントが通流し、ラジエータ２２で熱交換が行われ、モータ３０が冷却される。

　車体１６の前部であってボンネット下部の室２６には、モータ３０とギアボックス３２とが一体的に構成されたモータ動力機構３４が配置されている。

　モータ３０の出力軸（不図示）に係合されたギアボックス３２内のギアトレイン（不図示）は、ドライブシャフト（不図示）を通じて前輪５０を回転駆動するようになっている。前輪５０が駆動輪であり、後輪５２は、従動輪である。

　前輪５０の回転が図示しない回転数センサにより検出され、回転数センサの出力が車速センサ６０（図２参照）の出力、すなわち車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］としてＥＣＵ５８に取り込まれるように構成されている。ＥＣＵ５８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を有し、ＲＯＭに記憶された各種プログラムを実行することで車両１０に搭載された全構成部品の制御、例えば蓄電装置１２の充放電制御等を行う。

　さらに、図１Ａに示すように、モータ動力機構３４の上部側にインバータ３６及びＶＣＵ（Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ：電圧制御ユニット）３８が配置されている。

　また、床下パネル１８の上面側であって図示しない床面下あるいはボンネット内に配置される第１コイル・コンデンサ部６１と、床下パネル１８の下面側に配置される第２コイル部６２とにより構成され、電力の送電・受電をワイヤレス結合により行う中継器（共振器）６６が、車体１６の床下パネル１８の上下に分割されて配置されている。

　第２コイル部６２と第１コイル・コンデンサ部６１とは、車両床下パネル１８に小さく開けられた開口部９６を介して２本の電線部９７により接続されている（図１Ａ及び図２参照）。

　第１コイル・コンデンサ部６１の上方に、当該第１コイル・コンデンサ部６１に対向するように受電デバイス４０が配置され、受電デバイス４０の上方に充電器４４が配置される。また、第１コイル・コンデンサ部６１の上方あって、受電デバイス４０及び充電器４４に並列的にダウンバータ４２が配置される。

　図３は、中継器６６の実体的構成図を示している。中継器６６は、図１Ａ及び図２を参照して説明したように、車体１６の車両床下パネル１８の下側の略全面に渡って配置される薄板直方体状の第２コイル部６２と、車両床下パネル１８の上側に配置される直方体状の第１コイル・コンデンサ部６１とから構成される。

　第２コイル部６２は、その直方体の内部４壁面（側面）に沿って熱融着電線等が多数回巻回された第２コイル７２を有し、第２コイル７２自体の固定並びに第２コイル部６２の床下パネル１８の下面側への固定等の便宜のために、全体が樹脂モールドされた薄型直方体状の構成にされている。

　この場合、第２コイル部６２の壁面の高さ（図１ＡのＹ方向の高さ）が低く、第２コイル７２により形成される空間面である第２閉路面積Ａ２を大面積にし、巻き数を多数回にしているので、第２コイル７２を有限長ソレノイドとして考えれば、中継器６６を構成する第２コイル７２のインダクタンスを大きくすることができることが分かる。

　その一方、第１コイル７１は、第２コイル７２と同様に薄型直方体状に形成されるが、直方体の内部の４壁面に沿って熱融着電線等が複数回巻回された構成とされ、床下パネル１８の上面側への固定等の便宜のために、樹脂モールドされた構成にされている。

　このように、この実施形態に係る電気自動車１０では、第２コイル７２により形成される、電線の存在しない中心側の領域である第２閉路面積Ａ２が、第１コイル７１により形成される、電線の存在しない中心側の第１閉路面積Ａ１より大きく採れる構成を採用している。そして、第１コイル７１は、受電デバイス４０の受電コイル８１に軸心が合わせられて、近接かつ対向配置される（図１Ａ、図１Ｃ参照）。

　図３に示すように、第１コイル・コンデンサ部６１は、第１コイル７１と２個のコンデンサ６４の直列回路により構成される。２個のコンデンサ６４は、１個にまとめることができる。

　第１コイル・コンデンサ部６１と第２コイル部６２は、上述したように、車両床下パネル１８に小さく空けられた開口部９６内を２本の電線部９７が通ることで、第１及び第２コイル７１、７２及びコンデンサ６４が、閉回路の共振回路として構成とされている。

　ここで、直列に接続されるコンデンサ６４、６４の合成容量をＣ、第１コイル７１と第２コイル７２のインダクタンスの合成値（合成インダクタンス）をＬとすれば、共振器としての中継器６６は、１／２π√ＬＣの共振周波数ｆ０（ｆ０＝１／２π√ＬＣ）を有する。

　図４は、ワイヤレス結合送電・受電システム２００の回路図を示している。図４に示すように、ワイヤレス結合送電・受電システム２００は、路面１０４（図２参照）下に配置される道路インフラ部１１２（車両載置面インフラ部）と、電気自動車１０の車体１６の下部側に配置される車両受電部１１０とから構成される。

　車両受電部１１０は、上述した中継器６６と、受電デバイス４０とから構成される。

　道路インフラ部１１２は、上記の共振周波数ｆ０、例えばｆ０＝１０［ＭＨｚ］程度の周波数を有する高周波電源１００及び信号特性インピーダンス１０３と、送電デバイス８０と、これらを接続する特性インピーダンスＺｏの同軸ケーブル１１４とから構成される。

　送電デバイス８０は、終端抵抗器８６と、コンデンサ９２及び送電コイル８２により構成される共振器１０２と、から構成されている。共振器１０２の共振周波数も共振周波数ｆ０とされている。

　一方、車両受電部１１０を構成する中継器６６は、図２及び図３を参照して説明したように、第１コイル７１、第２コイル７２及びコンデンサ６４の共振器（共振周波数は、ｆ０）として構成されている。

　また、車両受電部１１０を構成する受電デバイス４０は、受電コイル８１とコンデンサ９１とからなる共振周波数ｆ０の共振器１０１（共振器）と、ダンピング用の抵抗器８４と、充電器４４へ直流電圧を供給するための整流器４３とから構成される。

　ここで、送電デバイス８０の送電コイル８２と、中継器６６の第２コイル７２とは、電気自動車１０の停止時における送電・受電時には、送電コイル８２と第２コイル同士の閉路面積面が対向し、好ましくは軸心が合うように路面１０４上に電気自動車１０が配置される。なお、電気自動車１０の走行時であっても複数の道路インフラ部１１２が路面１０４下に連続的に設けられていれば、送電コイル８２と第２コイル７２の対向時に送電・受電作用を行うことができる。

　また、中継器６６の第１コイル７１と、受電デバイス４０の受電コイル８１とは軸心が合わせられ、かつコイルの径が同程度とされ、さらに、両コイル７１、８１とも閉路面積がなるべく大きくなるよう構成され、かつ近接して配置固定されている。これにより、第１コイル７１と受電コイル８１との間のコイル間の結合の強さｋ｛ｋ＝Ｍ（Ｌ１・Ｌｒ）^1/2＝Ｍ√Ｌ１・Ｌｒ、ここで、Ｌ１は第１コイル７１のインダクタンス、Ｌｒは受電コイル８１のインダクタンス、Ｍは、相互インダクタンス｝を大きくすることができる。

　基本的には、以上のように構成されるワイヤレス結合送電・受電システム２００が適用された電気自動車１０の動作について、次に、図５の磁束鎖交図をも参照して説明する。

　道路インフラ部１１２を構成する送電デバイス８０が、例えば、連続的に路面（道路面）１０４下近傍に配置されている道路上を、電気自動車１０が走行中に蓄電装置１２が充電される。

　あるいは、電気自動車１０が停止中に、送電デバイス８０の直上に、送電デバイス８０の送電コイル８２と、中継器６６の第２コイル７２とがなるべく軸心を共有して対向配置された状態で蓄電装置１２が充電される。

　道路インフラ部１１２は、公共用あるいは私用の駐車スペースに配置することができる。したがって、道路インフラ部１１２の送電デバイス８０が配置された公共用あるいは私用の駐車スペースに電気自動車１０が駐車中あるいは停止中に、送電デバイス８０の送電コイル８２と、中継器６６の第２コイル７２とが軸心を共有して対向配置された状態で電気自動車１０の蓄電装置１２を充電することができる。

　充電が行われる際に、高周波電源１００が駆動されると、高周波電源１００の高周波電力が同軸ケーブル１１４を通じて送電デバイス８０に供給される。そして、送電デバイス８０の共振器１０２が前記高周波電力により励振されると、コンデンサ９２及びインダクタンスが大きく構成された送電コイル８２からなる共振器１０２に大きな共振電流が流れ、磁束線１２２（図５参照）が発生するとともに共鳴用エネルギが保持される。

　このとき、図４に示すように、磁束線１２２に基づく電磁誘導方式によるワイヤレス結合２０２及び共鳴方式によるワイヤレス結合３０２の少なくとも一方からなる第２のワイヤレス結合４０２により中継器６６が励振され、高周波電力が路面１０４下の送電デバイス８０の共振器１０２から車両受電部１１０の中継器６６に送電・受電される。

　なお、図５においては、送電コイル８２と第２コイル７２とが磁束線１２２により結合している状態を模式的に示している。

　この場合、送電デバイス８０を構成し路面１０４下に配置される送電コイル８２と、中継器６６を構成し車両床下パネル１８の車体１６の外面側に配置される第２コイル７２との間は、距離が比較的に長いので相互インダクタンスが小さいことから結合の強さｋは小さいが、送電コイル８２及び第２コイル７２のそれぞれのインダクタンスを大きく構成しているので、指標Ｑ（特に送電コイルについての保持エネルギの指標Ｑ＝ωＬｓ／ｒ、ここで、ωは角周波数、Ｌｓは送電コイル８２のインダクタンス、ｒは、送電コイル８２の抵抗成分と放射抵抗成分の加算値）を大きくでき、それぞれの保持エネルギが大きくなる結果、送電デバイス８０から中継器６６に対する電力の伝送効率を高くできる。もちろん、中継器６６を形成する第２コイル７２及び第１コイル７１（第２コイル７２のインダクタンス値＞第１コイルのインダクタンス値）の指標Ｑも高くする必要がある。すなわち、中継器６６に流れる高周波電流による電力の抵抗成分による損失をできるだけ少なくし、かつ保持エネルギを大きくするためにインダクタンス成分をできるだけ大きくし抵抗成分をできるだけ小さくすることが必要である。

　次に、中継器６６と受電デバイス４０との間の送電・受電作用について説明すると、中継器６６を構成し車両床下パネル１８の上面側、換言すれば車体１６の中に配置された第１コイル７１と、受電デバイス４０の受電コイル８１との間を鎖交する磁束線１２１は、両者が近接配置されているので、結合の強さｋ｛ｋ＝Ｍ（Ｌ１・Ｌｒ）^1/2＝Ｍ√Ｌ１・Ｌｒ、ここで、Ｌ１は第１コイル７１のインダクタンス、Ｌｒは受電コイル８１のインダクタンス、Ｍは、相互インダクタンス｝が高く、その結果、高い相互インダクタンスにより磁束線１２１に基づく電磁誘導方式によるワイヤレス結合２０１で高効率に結合できる。さらに、中継器６６と受電デバイス４０の共振器１０１も共鳴方式によるワイヤレス結合３０１で結合している。すなわち、中継器６６と共振器１０１は、電磁誘導方式によるワイヤレス結合２０１及び共鳴方式によるワイヤレス結合３０１の少なくとも一方の第１のワイヤレス結合４０１により結合される。

　この場合において、送電側のコイルとして機能する、上述した中継器６６を形成する第２コイル７２及び第１コイル７１の指標Ｑを高く構成しているので、共鳴方式におけるワイヤレス結合３０１においても高効率に電力を伝送できる。

　このため、磁束線１２１に基づく電磁誘導方式によるワイヤレス結合２０１及び共鳴方式によるワイヤレス結合３０１の少なくとも一方の第１のワイヤレス結合４０１により中継器６６から受電デバイス４０に対する電力の送電が行われ、受電デバイス４０で受電される。

　よって、中継器６６の性能指標ｋ・Ｑが大きいので、路面１０４下の送電デバイス８０から、車体１６の外部の中継器６６を介して車体１６の内部の受電デバイス４０に至る間の電力送電・受電の総合的な電力伝送効率を高く維持することができる。

　受電デバイス４０の共振器１０１の両端に発生した電圧が抵抗器８４を通じて整流器４３に導かれ、整流器４３により直流電圧に変換され充電器４４を通じて蓄電装置１２が充電される。なお、必要に応じて、充電器４４の入力側にＤＣ／ＤＣ昇圧コンバータを設けることができる。

　そして、電気自動車１０の走行時には、充電された蓄電装置１２の出力である高圧の直流電圧が、ＶＣＵ３８によりさらに高圧の直流電圧に変換され、インバータ３６を介して３相の交流駆動信号とされてモータ３０を回転させる。モータ３０の回転トルク（回転）がギアボックス３２及びドライブシャフトを通じて前輪５０に伝えられることで、電気自動車１０が走行する。また、モータ３０の回生電力が、ＶＣＵ３８を通じて蓄電装置１２に充電される。

　さらに、蓄電装置１２の高圧の直流電圧がダウンバータ４２により低圧の直流電圧に変換されてＥＷＰ２４に供給される。ＥＷＰ２４は、モータ３０を冷却するクーラントを、熱交換するラジエータ２２を介して循環させる。なお、ギアボックス３２は、モータ３０の回転により掻き上げられたオイルにより冷却される。そのオイルが、クーラントが通流するモータ３０内の配管を通じて冷却される。

　以上説明したように上述した実施形態に係る電気自動車１０は、蓄電装置１２の電力により駆動されるモータ３０の駆動力により走行する。

　この電気自動車１０は、車両床下パネル１８の上面側に配置され、蓄電装置１２に電気を供給する受電コイル８１と、路面１０４下に設けられた送電コイル８２による電力を、電磁誘導方式及び共鳴方式の少なくとも一方による第２のワイヤレス結合４０２及び第１のワイヤレス結合４０１を利用して受電コイル８１に送電する中継器６６を備える。

　この場合、中継器６６は、第１コイル７１と第２コイル７２とコンデンサ６４とで共振回路を形成し、第１コイル７１は、受電コイル８１と第１のワイヤレス結合４０１を形成し、第２コイル７２は、送電コイル８２と第２のワイヤレス結合４０２を形成する。

　第１のワイヤレス結合４０１における結合の強さｋ（ｋ＝Ｍ／√Ｌ１・Ｌｒ）を、第２のワイヤレス結合４０２の結合の強さｋ（ｋ＝Ｍ´／√Ｌｓ・Ｌ２）より高くするために、第１コイル７１を、車両床下パネル１８の上面側であって受電コイル８１の下側に近接配置する。

　第２コイル７２を車両床下パネル１８の下面側に配置するとともに、第２のワイヤレス結合４０２における保持エネルギの指標Ｑ（特に送電コイル８２についての保持エネルギの指標Ｑ＝ωＬｓ／ｒ、ここで、ωは角周波数、Ｌｓは送電コイル８２のインダクタンス、ｒは、送電コイル８２の抵抗成分と放射抵抗成分の加算値）を、前記第１のワイヤレス結合４０１における保持エネルギの指標Ｑ｛特に送電側の第２コイル７２と第１コイル７１についての保持エネルギの指標Ｑ＝ω（Ｌ２＋Ｌ１）／ｒ｝より高くしている。

　この実施形態によれば、路面１０４に設けられた送電コイル８２と、第２のワイヤレス結合４０２を構成する中継器６６の第２コイル７２と、の間での保持エネルギの指標Ｑを高くし、かつ、中継器６６を構成する第１コイル７１と、受電デバイス４０を構成する受電コイル８１と、を近接配置していることから、結合の強さｋを大きくすることができる。結果として、電気自動車１０と路面１０４間に距離がある場合でも中継器６６を介して高い電力伝送効率で蓄電装置１２を充電することができる。よって、路面１０４の送電コイル８２から電気自動車１０の受電コイル８１に至る経路の性能指標ｋ・Ｑを大きくすることができる。

　この場合、受電コイル８１と第１コイル７１の軸心を合わせて配置しているので、結合の強さｋを大きくすることができる。

　また、第１のワイヤレス結合４０１における結合の強さｋを高くするために、第１コイル７１を、車両床下パネル１８の上面側であって受電コイル８１の下側に受電コイル８１と軸心を合わせて近接配置し、第２のワイヤレス結合４０２における共振回路の指標Ｑを高くするために、第２コイル７２を車両床下パネル１８の下面側に配置し、第２コイル７２により形成される閉路面積Ａ２を第１コイル７１により形成される閉路面積Ａ１より大きくしてある。

　このように構成された電気自動車１０のワイヤレス結合送電・受電システム２００によれば、第２コイル７２のインダクタンスを大きくすることができることから、中継器６６の指標Ｑを大きくすることができ、かつ、第１コイル７１と受電コイル８１とを近接配置していることから、結合の強さｋを大きくすることができ、結果として、送電デバイス８０と受電デバイス４０との間のワイヤレス結合に寄与する性能指標ｋ・Ｑを大きくすることができる。

　なお、中継器６６を構成するコンデンサ６４を、車両床下パネル１８の上面側に配置するようにしているので、コイルに比較して耐久性の劣るコンデンサが車体の中に配置されることとなり、部品の選択が容易になる。

　この実施形態によれば、路面１０４からワイヤレス結合４０２、４０１により電力を受電する電気自動車１０において、共振器である中継器６６と受電コイル８１の車体１６への最適配置構成が明確化された結果、性能指標ｋ・Ｑを大きくすることができ、電気自動車１０の車両床下パネル１８と路面１０４間に距離がある場合でも中継器６６を介して高い電力伝送効率で蓄電装置１２を充電することができる。

　なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、例えば、モータとエンジンを併用するハイブリッド車に適用する等、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

Claims

　蓄電装置（１２）と、該蓄電装置（１２）の電力により駆動されるモータ（３０）と、該モータ（３０）の駆動力により走行する電気自動車（１０）であって、
　車両床下パネル（１８）の上面側に配置され、前記蓄電装置（１２）に電気を供給する受電コイル（８１）と、
　路面（１０４）に設けられた送電コイル（８２）による電力を、電磁誘導方式及び共鳴方式の少なくとも一方によるワイヤレス結合を利用して前記受電コイル（８１）に送電する中継器（６６）と、を備え、
　前記中継器（６６）は、第１コイル（７１）と第２コイル（７２）とコンデンサ（６４）とで共振回路を形成し、
　前記第１コイル（７１）は、前記受電コイル（８１）と第１のワイヤレス結合（４０１）を形成し、
　前記第２コイル（７２）は、前記送電コイル（８２）と第２のワイヤレス結合（４０２）を形成し、
　前記第１のワイヤレス結合（４０１）における結合の強さｋを、前記第２のワイヤレス結合（４０２）の結合の強さｋより高くするために、前記第１コイル（７１）を、前記車両床下パネル（１８）の上面側であって前記受電コイル（８１）の下側に近接配置し、
　前記第２コイル（７２）を前記車両床下パネル（１８）の下面側に配置するとともに、前記第２のワイヤレス結合（４０２）における保持エネルギの指標Ｑを、前記第１のワイヤレス結合（４０１）における保持エネルギの指標Ｑより高くした
　ことを特徴とする電気自動車。
　請求項１記載の電気自動車において、
　前記受電コイル（８１）と前記第１コイル（７１）の軸心を合わせて配置した
　ことを特徴とする電気自動車。
　請求項１又は２記載の電気自動車において、
　前記中継器（６６）を構成する前記コンデンサ（６４）を、前記第１コイル（７１）の配置側である前記車両床下パネル（１８）の上面側に配置した
　ことを特徴とする電気自動車。