JP2014075899A

JP2014075899A - 非接触給電装置

Info

Publication number: JP2014075899A
Application number: JP2012221774A
Authority: JP
Inventors: Tetsushi Kubota; 哲史久保田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2012-10-04
Filing date: 2012-10-04
Publication date: 2014-04-24

Abstract

【課題】路面上配置となる給電部の保護筐体の蓋体を、汎用の合成樹脂材を用いて構成できて、当該蓋体に求められる要件を充足することが可能な非接触給電装置の提供を図る。
【解決手段】送電コイル１２の保護筐体１２３の蓋体１２４を複数の樹脂板からなる積層構造とし、外部に露出する上層の樹脂板１２５は耐候性を有する合成樹脂材で形成し、コイル本体１２１に面する下層の樹脂板１２６を難燃性を有する合成樹脂材で形成することにより、汎用の合成樹脂材を用いて対環境要件、対電気特性要件を充足することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気自動車等の車両への電力供給を非接触で行う非接触給電装置に関する。

特許文献１には、駐車スペースの路面上に給電部として一次コイルを設け、車両のフロア下面に受電部として二次コイルを設けて、一次コイルから電磁誘導作用により二次コイルに電力供給を受け、該二次コイルによる受電電力で車両に搭載したバッテリを充電するようにした技術が開示されている。

特開２０１０−２２６９４５号公報

一次コイルと二次コイルの各々相対する保護筐体面は、電磁誘導域であるためにその妨げにならないように合成樹脂材で構成される。

特に、路面上に設置される一次コイル側の保護筐体の上面を構成する合成樹脂製の蓋体は、外部に露出するため耐候性，耐薬品性等の対環境要件が求められると共に、一次コイルに面するため難燃性等の対電気特性要件が求められる。

また、このような対環境要件，対電気特性要件とは別に、車両に踏み付けられることを想定して耐荷重性が、および強度，剛性を確保する上で厚肉となることから良好な成形性が求められる。

このため、上述の全ての要件を満たすためには使用する合成樹脂材が特殊材料となって高価につく点が指摘されている。

そこで、本発明は路面上配置となる給電部の保護筐体の蓋体を、汎用の合成樹脂材を用いて構成できて、当該蓋体に求められる要件を充足することが可能な非接触給電装置を提供するものである。

本発明の非接触給電装置は、駐車スペースに設置した給電部と、車両に搭載した受電部との磁気的結合によって、車両に対して非接触で電力供給を行う構成を基本としている。

上述の給電部は、送電用のコイル本体と、該コイル本体を格納した保護筐体と、前記コイル本体の上方部分を覆って前記保護筐体の上面を構成する合成樹脂製の蓋体と、を備えている。

そして、この保護筐体の蓋体を、外部に露出する少なくとも耐候性を有する上層の樹脂板と、前記コイル本体側に面する少なくとも難燃性を有する下層の樹脂板と、を備えた積層構造としたことを主要な特徴としている。

本発明によれば、外部に露出する上層の樹脂板は耐候性を有し、コイル本体に面する下
層の樹脂板は難燃性を有していて、コイル本体を格納する保護筐体の蓋体として要求される対環境要件，対電気特性要件の何れも充足できる。しかも、これら各層の樹脂板を上述の特性を有する汎用の合成樹脂材をそれぞれ使用条件に合わせて任意に選択的に用いて成形が可能である。

また、各樹脂板の積層厚み寸法を適切に設定することで耐荷重性を充足でき、成形性に関しては各樹脂板が単独でそれぞれ薄板状に成形されることから特に成形性が問題となることもなく、これらの相乗効果によりコスト的に有利に得ることができる。

本発明に係る非接触給電装置を概略的に示す説明図。給電部の外観斜視図。図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。蓋体の第２実施形態を示す断面図。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

図１に示す本実施形態の非接触給電装置は、地上側ユニットである給電装置１００と、車両側ユニットである受電装置２００と、を備え、給電スタンド等に設置される給電装置１００から、電気自動車やハイブリッド車に代表される車両１に搭載された受電装置２００に非接触で電力を供給し、車載バッテリ２７を充電するものである。

給電装置１００は、給電スタンド近傍の駐車スペース２に設置した給電部１２を備え、受電装置２００は、車両１を駐車スペース２の所定位置に止めたときに給電部１２に対向するように車両１の底面に配設した受電部２２を備えている。

給電部１２として導電線からなる一次コイルを主体とした送電コイルが用いられ、また、受電部２２として同じく導電線からなる二次コイルを主体とした受電コイルが用いられ、両コイル間における電磁誘導作用により、送電コイル１２から受電コイル２２へ非接触に電力を供給可能としている。

地上側の給電装置１００は、電力制御部１１と、送電コイル１２と、無線通信部１３と、制御部１４と、を備えている。

電力制御部１１は、交流電源３００から送電される交流電力を、高周波の交流電力に変換し、送電コイル１２に送電するための回路で、整流部１１１と、ＰＦＣ回路１１２と、インバータ１１３と、センサ１１４と、を備えている。整流部１１１は、交流電源３００に電気的に接続され、交流電源３００からの出力交流電力を整流する回路である。ＰＦＣ回路１１２は、整流部１１１からの出力波形を整形することで力率を改善するための回路（ＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）であり、整流部１１１とインバータ１１３との間に接続されている。

無線通信部１３は、車両１側に設けられた無線通信部２３と双方向に通信を行う。

制御部１４は、給電装置１００全体を制御する部分であり、無線通信部１３，２３間の通信により給電装置１００からの電力供給を開始する旨の信号を車両１側に送信したり、車両１側から給電装置１００からの電力を受給したい旨の信号を受信したりする。

制御部１４は、この他に、センサ１１４の検出電流にもとづいてインバータ１１３のス
イッチング制御を行い、送電コイル１２から送電される電力を制御する。また、給電中に後述の異物検知センサ３からの検出信号にもとづいて、給電停止を行い、あるいは無線通信部１３，２３を通じて車両１側に警告信号を送信する。

車両１側の受電装置２００は、受電コイル２２と、無線通信部２３と、充電制御部２４と、整流部２５と、リレー部２６と、バッテリ２７と、インバータ２８と、モータ３０と、通知部３２と、を備えている。

受電コイル２２は、上述のように車両１の底面（シャシ）等で、左右の後輪Ｗ間に設けられ、図外の駐車誘導規制手段により車両１が駐車スペース２の所定位置に誘導，規制されて駐車すると、送電コイル１２の直上に正対し、該送電コイル１２と距離を保って位置づけられる。

整流部２５は、受電コイル２２に接続され、受電コイル２２で受電された交流電力を直流に整流する整流回路により構成されている。

リレー部２６は、充電制御部２４の制御によりオンおよびオフが切り換わるリレースイッチを備えている。また、リレー部２６は、リレースイッチをオフにすることで、バッテリ２７を含む強電系と、充電の回路部となる受電コイル２２および整流部２５の弱電系とを切り離す。

バッテリ２７は、複数の二次電池を接続することで構成され、車両１の電力源となる。インバータ２８は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子を有したＰＷＭ制御回路等の制御回路であって、スイッチング制御信号にもとづいて、バッテリ２７から出力される直流電力を交流電力にし、モータ２９に供給する。モータ２９は、例えば三相の交流電動機により構成され、車両１を駆動させるための駆動源となる。

通知部３０は、警告ランプ、ナビゲーションシステムのディスプレイまたはスピーカ等により構成され、充電制御部２４による制御にもとづいて、ユーザに対して光、画像または音声等を出力する。

充電制御部２４は、バッテリ２７の充電を制御するためのコントローラであり、無線通信部２３、通知部３０、リレー部２６等を制御する。充電制御部２４は、充電を開始する旨の信号を、無線通信部２３，１３の通信により制御部１４に送信する。また、充電制御部２４は、車両１の全体を制御する図外のコントローラとＣＡＮ通信網で接続されている。このコントローラは、インバータ２８のスイッチング制御や、バッテリ２７の充電状態（ＳＯＣ）を管理する。そして、充電制御部２４は、このコントローラにより、バッテリ２７の充電状態にもとづいて満充電に達した場合に、充電を終了する旨の信号を制御部１４に送信する。

従って、本実施形態の非接触給電装置では、送電コイル１２と受電コイル２２との間で、電磁誘導作用により非接触状態で高周波電力の送電および受電を行う。言い換えると、送電コイル１２に電圧が加わると、送電コイル１２と受電コイル２２との間には磁気的な結合が生じ、送電コイル１２から受電コイル２２へ電力が供給される。

ここで、上述の送電コイル１２と受電コイル２２の各々相対する保護筐体面は、電磁誘導域であるためにその妨げにならないように合成樹脂材で構成される。

図２，図３は上述の路面上に設置される送電コイル１２を示している。

この送電コイル１２は、送電用のコイル本体１２１と、該コイル本体１２１を定置する絶縁基板１２２と、これらコイル本体１２１および絶縁基板１２２を格納した金属製の保護筐体１２３と、コイル本体１２１の上方を覆って前記保護筐体１２３の上面を構成する合成樹脂製の蓋体１２４と、を備えている。

この送電コイル１２側の蓋体１２４は路面上で外部に露出するため、前述のように耐候性，耐薬品性等の対環境要件が求められると共に、内側はコイル本体１２１に面するため難燃性等の対電気特性要件が求められる。

そこで、本実施形態では上述の蓋体１２４を、外部に露出する少なくとも耐候性を有する上層の樹脂板１２５と、コイル本体１２１側に面する少なくとも難燃性を有する下層の樹脂板１２６と、を備えた積層構造としてある。

上層の樹脂板１２５の樹脂素材としては、例えば耐紫外線、耐薬品性、および耐衝撃性に優れたポリプロピレン等を用いることができる。

下層の樹脂板１２６の樹脂素材としては、例えば、難燃性に優れたポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド，ポリブチレンテレフタレート等を用いることができる。

これら上，下層の樹脂材１２５，１２６は、積層状態で保護筐体１２３の上方開口部の周縁に共締め結合することで非接着とし、あるいはフィルム状接着材を用いて接着もしくは相溶性の樹脂材を用いて融着して積層構造とすることができる。

以上の構成からなる本実施形態の非接触給電装置によれば、給電部としての送電コイル１２は駐車スペース２の路面上に露出配置されるが、そのコイル本体１２１を内蔵した保護筐体１２３の蓋体１２４を、外部に露出する上層の樹脂板１２５と、コイル本体１２１側に面する下層の樹脂板１２６と、を備えた積層構造としている。

そして、上述の外部に露出する上層の樹脂板１２５は耐候性，耐薬品性，耐衝撃性を有し、コイル本体１２１に面する下層の樹脂板１２６は難燃性を有していて、コイル本体１２１を格納する保護筐体１２３の蓋体１２４として要求される対環境要件、耐電気特性要件の何れも充足できる。

しかも、これら各層の樹脂板１２５，１２６を上述の特性を有する汎用の合成樹脂材をそれぞれ使用条件に合わせて任意に選択的に用いて成形が可能である。

また、各樹脂板の積層厚み寸法を適切に設定することで耐荷重性を充足でき、成形性に関しては各樹脂板１２５，１２６が単独でそれぞれ薄板状に成形されることから特に成形性が問題となることはない。

従って、これらの相乗効果によりコスト的に有利に得ることができる。

なお、上述の第１実施形態では、上層の樹脂板１２５と下層の樹脂板１２６との２層構造の蓋体１２４を例示したが、中間層に高剛性樹脂板を用いた３層積層構造とすることもできる。

図４は本発明の第２実施形態を示すもので、本実施形態にあっては上述の積層構造の蓋体１２４は、上層の樹脂板１２５の下側に異物検知センサ３を備えている。

これにより、給電中に送電コイル１２と受電コイル２２との間に形成される磁場に異物が侵入した場合には、異物検知センサ３の検出電気信号により、制御部１４により直ちに警告あるいは給電停止を促して給電不良を誘発するのを回避することができる。

図４に示す例では、異物検知センサ３として金属検知コイルを用いて、金属異物の磁場介在に起因する不具合の発生を未然に防止するようにしている。

そして、この金属検知コイル３を軟質合成樹脂材からなるフィルム状接着材１２７を介して、上層の樹脂板１２５と下層の樹脂板１２６との間に介装している。

このように、金属検知コイル３を上，下層の樹脂板１２５と１２６との間に介装固定することにより、蓋体１２４の外面、即ち、上層の樹脂板１２５の外面から金属検知コイル３までの厚み寸法が短くなって、検知感度を高められる利点がある。

上述のフィルム状接着材１２７としては、加熱により接着するエチレン酢酸ビニルを始めとして、各種のフィルム状接着材を用いることができる。また、ウレタン系接着剤のような軟質の接着剤を伸延して使用することも可能である。

１…車両
２…駐車スペース
３…異物検知センサ
１２…送電コイル（給電部）
２２…受電コイル（受電部）
１２１…コイル本体
１２２…絶縁基板
１２３…保護筐体
１２４…蓋体
１２５…上層の樹脂板
１２６…下層の樹脂板
１２７…フィルム状接着材

Claims

駐車スペースに設置した給電部と、車両に搭載した受電部との磁気的結合によって、車両に対して非接触で電力供給を行う非接触給電装置において、
前記給電部は、送電用のコイル本体と、該コイル本体を格納した保護筐体と、前記コイル本体の上方部分を覆って前記保護筐体の上面を構成する合成樹脂製の蓋体と、を備え、
前記蓋体を、外部に露出する少なくとも耐候性を有する上層の樹脂板と、前記コイル本体側に面する少なくとも難燃性を有する下層の樹脂板と、を備えた積層構造としたことを特徴とする非接触給電装置。
前記上層の樹脂板の下側には、異物検知センサを備えていることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
前記異物検知センサが金属検知コイルであって、該金属検知コイルを軟質合成樹脂材からなるフィルム状接着材を介して前記上層の樹脂板と下層の樹脂板との間に介装したことを特徴とする請求項２に記載の非接触給電装置。