JP2014091358A - 非接触給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受電部の保護筐体への通気手段の配設レイアウトが容易で、スプラッシュ対策も兼備してブリーザ機能を確保できる非接触給電装置の提供を図る。
【解決手段】通気性防水フィルタ２２５を、受電コイル２２の保護筐体２２３の周壁に設けてあるため、配設レイアウトの自由度を高められる。通気性防水フィルタ２２５は、その下側で外方に張り出した保護筐体２２３のフランジ２２３ａと、これに固定した蓋体２２４の周縁部とで遮蔽されているので、車両走行時におけるスプラッシュ対策も十分で、ブリーザ機能を確保できる。
【選択図】図４

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、電磁誘導領域であるためその妨げにならないように合成樹脂材で構成される。

具体的には、何れもコイル本体を格納した保護筐体と、該保護筐体の前記コイル本体に対応した開口部を閉塞した合成樹脂製の蓋体と、で構成される。

これら一次コイルと二次コイルは、何れも電磁誘導による給電作動時に、発熱によって内部温度が上昇して内圧が高まるため、保護筐体にブリーザ管を配設して内圧調整を行えるようにしている。

ところが、二次コイルの場合、車両の底面（フロア下面）に設置されるため、ブリーザ管を保護筐体の上方へ配管することが困難で、配管のレイアウトに支障を来してしまう。

一方、ブリーザ管に替えて、空気は通すが液水の通過は防止する多孔質膜からなる通気性防水フィルタを用いることも考えられるが、走行時のスプラッシュにより泥や雪でフィルタが目詰まりする問題がある。

そこで、本発明は車両のフロア下面配置となる受電部の保護筐体への通気手段の配設レイアウトが容易で、しかも、車両走行時におけるスプラッシュ対策も兼備してブリーザ機能を確保できる受電部を備えた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、車両の底面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。

上述の受電部は、受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、該保護筐体の前記コイル本体に対応した下側開口部を閉塞した合成樹脂製の蓋体と、を備えている。

そして、この保護筐体は、その周壁に通気手段を備えていて、下側開口部の周縁は外側に張り出すフランジとして形成して、該フランジに前記蓋体の周縁部を固定して、前記通
気手段の下側をこれらフランジと蓋体の周縁部とで遮蔽したことを主要な特徴としている。

本発明によれば、通気手段を受電部のスペース的に制約を受けない保護筐体の周壁に配設してあるため、通気手段の配設レイアウトの自由度を高められて配設を容易にすることができる。

しかも、この通気手段は、その下側で外方に張り出した保護筐体のフランジと、該フランジに固定した蓋体の周縁部とで遮蔽されているため、車両走行時におけるスプラッシュ対策も十分に行えてブリーザ機能を確保できると共に、チッピング等に対するプロテクタ機能も得られて損傷を回避することもできる。

本発明に係る非接触給電装置を概略的に示す説明図。 受電部の外観斜視図。 受電部の側面図。 図２のＡ―Ａ線に沿う断面説明図。 図４のＢ範囲部の拡大図。

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、給電スタンド等に配置される給電装置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（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）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、給電中に異物センサ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。

異物センサ３として、例えば金属検知コイルが用いられ、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金属異物が侵入、あるいは介在した場合には、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、金属異物の磁場介在に起因する給電不良等の不具合の発生を未然に防止する。

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２９と、通知部３０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（フロア下面）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５は、上述の車両のフロア下面に設置される受電コイル２２を示している。

この受電コイル２２は、受電用のコイル本体２２１と、該コイル本体２２１を定置する絶縁基板２２２と、これらコイル本体２２１と絶縁基板２２２を格納した金属製の保護筐体２２３と、保護筐体２２３の前記コイル本体２２１に対応した下側開口部を閉塞した合成樹脂製の蓋体２２４と、を備えている。

保護筐体２２３は逆トレイ状に形成してあって、その周壁、例えば車両後側に位置する周壁に通気手段２２５を配設してある。

本実施形態では、この通気手段２２５として、前述した多孔質膜からなる通気性防水フィルタを用いていて、上述の後側周壁の車幅方向中央部に設置してある。

保護筐体２２３の下側開口部の周縁は、外側に張り出すフランジ２２３ａとして形成してあり、該フランジ２２３ａに蓋体２２４の周縁部を重合してボルト・ナット２２６により締結固定してある。

フランジ２２３ａおよび蓋体２２４の周縁部の側方張り出し量、特に、車両後側の側方張り出し量は、上述の通気性防水フィルタ２２５の外部突出量よりも十分に大きく設定して、該通気性防水フィルタ２２５の下側をこれらフランジ２２３ａと蓋体２２４の周縁部とで遮蔽している。

一方、受電コイル２２は、保護筐体２２３の上壁に固設した前，後のブラケット２２７，２２８を介してフロア骨格メンバに締結固定される。本実施形態では後側のブラケット２２８を保護筐体２２３の車幅方向寸法と同幅に形成すると共に、通気性防水フィルタ２２５の外部突出部の上方を覆って車両後方に十分に大きく張り出して設けてある。図示する例では、ブラケット２２８の車両側への固定点（ボルト挿通孔）が保護筐体２２３の車両後側のフランジ２２３ａの端末よりも車両後方で、ブラケット端末が更にその後方に張り出す所要のオーバーハング量に設定してある。また、ブラケット２２８の大幅なオーバーハング量の設定に伴って、該ブラケット２２８を車両前後方向に多段に有段成形して面剛性を高めてある。

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、通気性防水フィルタ２２５を受電コイル２２のスペース的に制約を受けない保護筐体２２３の周壁に配設してあるため、通気性防水フィルタ２２５の配設レイアウトの自由度を高められて配設を容易にすることができる。

しかも、この通気性防水フィルタ２２５は、その下側で外方に張り出した保護筐体２２３のフランジ２２３ａと、該フランジ２２３ａに固定した蓋体２２４の周縁部とで遮蔽されている。このため、車両走行時におけるスプラッシュ対策も十分に行えて泥や雪によるフィルタの目詰りを回避してブリーザ機能を確保できると共に、チッピング等に対するプロテクタ機能も得られて通気性防水フィルタの損傷を回避することもできる。

特に、本実施形態では通気性防水フィルタ２２５を、保護筐体２２３の車両後側に位置する周壁に配設してあるため、車両走行時における前輪によるスプラッシュに対して有効で、しかも、この周壁の車幅方向中央部に配設してあるので、左右側方からの巻き込みによるスプラッシュの付着防止にも有効である。

また、保護筐体２２３を車両の底面に結合するための後側のブラケット２２８を、通気性防水フィルタ２２５の外部突出部の上方を覆って車両後方に十分に大きく張り出して設けてある。このため、保護筐体２２３の上方からのスプラッシュの付着防止にも有効で、泥や雪によるフィルタの目詰り防止対策を徹底することができる。

なお、前記実施形態では通気手段として通気性防水フィルタ２２５を用いた例を示しているが、ブリーザ管を用いることも可能で、この場合、ブリーザパイプは上述のフランジ２２３ａ上に沿って配管することが好ましく、特に、パイプ開口端を後側フランジの車幅方向中央部に配置することが望ましい。

１…車両
２…駐車スペース
１２…送電コイル（給電部）
２２…受電コイル（受電部）
２２１…コイル本体
２２２…絶縁基板
２２３…保護筐体
２２３ａ…フランジ
２２４…蓋体
２２５…通気性防水フィルタ（通気手段）
２２８…ブラケット

Claims (4)

1. 駐車スペースに設置した給電部と、車両の底面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、
   前記受電部は、受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、該保護筐体の前記コイル本体に対応した下側開口部を閉塞した蓋体と、を備え、前記保護筐体は、その周壁に通気手段を備え、該保護筐体の下側開口部の周縁に外側に張り出すフランジを形成し、該フランジに前記蓋体の周縁部を固定して、前記通気手段の下側をこれらフランジと蓋体の周縁部とで遮蔽したことを特徴とする非接触給電装置。
2. 前記通気手段を、前記保護筐体の車両後側に位置する周壁に配設したことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
3. 前記通気手段を、前記保護筐体の周壁の車幅方向中央部に配設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。
4. 前記保護筐体は、該保護筐体を車両の底面に結合するためのブラケットを、前記通気手段の配設部分の上方を覆って車両後方に張り出して設けたことを特徴とする請求項２または３に記載の非接触給電装置。

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