JP2014127592A - 非接触給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受電コイルのコイル本体を格納した筐体を、板厚の増大を伴うことなくねじれ剛性を高められる非接触給電装置の提供を図る。
【解決手段】受電コイル２２の金属製のベース２２４と合成樹脂製のカバー２２５の何れも、周壁２２４ａ，２２５ａを有する開断面構造として、それらの開放側の周縁部を突き合わせて結合して筐体２２３を構成しているので、ベース２２４，カバー２２５の両者ともねじれ剛性が高く、その分、板厚を小さくして筐体２２３に求められるねじれ剛性を確保できる。
【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は、何れもコイル本体を筐体に格納して構成されるが、各々相対する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。

即ち、上述の一次，二次コイルの何れもコイル本体を金属製のベースに組付け、これに合成樹脂製のカバーを装着して筐体を構成しており、車体のフロア下面に搭載する二次コイルの場合は、筐体のベースがフロア下面に近接するため、搭載レイアウトの関係でこのベースを平板状の構成としている。

このため、フロア下面側，筐体側相互の成形公差により、フロア下面に筐体を搭載した際に筐体にねじれが生じたり、あるいは、車両の走行時振動により筐体にねじれ力が作用すると、平板状のベースが撓み変形する傾向となる。

このベースの撓み変形は、ベースとカバー間のシール性の低下や、両者の締結部分のクリープ変形による締結強度の劣化等を誘発する可能性がある。

そこで、本発明は受電コイルのコイル本体を格納した筐体を、板厚の増大を伴うことなくねじれ剛性を高められて、ベースとカバーとの間のシール性能、および締結強度を確保することができる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筐体と、を備えていて、この筐体は、前記コイル本体を組付けた上面側の金属製のベースと、下面側の合成樹脂製のカバーと、で構成している。

そして、前記ベースとカバーとをそれぞれ周壁を有する開断面構造に形成して、それらの開放側の周縁部を突き合わせて結合したことを主要な特徴としている。

本発明によれば、ベースとカバーの何れも周壁を有する開断面構造として、それらの開放側の周縁部を突き合わせて結合して筐体を構成しているので、ベース，カバーの両者ともねじれ剛性が高く、その分、板厚を小さくして筐体に求められる所要のねじれ剛性を確保することができる。

この結果、ベースとカバーとの間のシール性能、および締結強度を確保することができる。

本発明に係る非接触給電装置を概略的に示す説明図。 受電部の外観斜視図。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。 路面干渉ラインと路面干渉回避部との関係を示す説明図。

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３は、上述の車両１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、コイル本体２２１を筐体２２３で覆った構成としている。筐体２２３は、受電コイル２２に対して送電コイル１２とは逆側となる上面側を構成する金属製のベース２２４と、送電コイル１２側となる下面側を構成する合成樹脂製のカバー２２５とで構成され、コイル本体２２１はベース２２４に絶縁基板２２２を介して定置してある。

ベース２２４とカバー２２５は、何れも周壁２２４ａ，２２５ａを有する方形のトレイ状の開断面構造に形成してある。ベース２２４は開放部周縁に外側に張り出すフランジ２２４ｂを形成してある一方、カバー２２５の周壁２２５ａは厚肉の補剛部２２５ｂとしてあり、フランジ２２４ｂをこの補剛部２２５ｂの端面に突き合わせて、複数ヶ所でボルト・ナット２２６により締結固定して、これらベース２２４とカバー２２５とを気液密的に組付けてある。

コイル本体２２１は、ベース２２４の上壁から極力離間して該ベース２２４に組付けて、カバー２２５の開断面内に突出して配置してある。

ベース２２４の上面には一対の前側ブラケット２２７と、一対の後側ブラケット２２８とを固設してあり、受電コイル２２をこれら前，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するようにしている。

上述の筐体後端部の下面側、即ち、カバー２２５の後端部下面には、車両１が路面突起物や路面段差を乗り降りした際の路面干渉ラインＬ（図４参照）にほぼ沿う曲面形状の路面干渉回避部２２９を形成してある。

路面干渉ラインＬは、車両１の路面突起物や路面段差乗り降り時における前記筐体２２３の後端部下縁の上下動軌跡で求められ、上述の路面干渉回避部２２９の曲面形状は、この路面干渉ラインＬを所要寸法、例えば、１０ｍｍ上方へ平行移動した仮想ラインＬ０にほぼ沿った曲面として形成される。

一方、車両１のフロア下面には、受電コイル２２の下側を覆ってフロアアンダーカバー４０が配設されるが、本実施形態では、受電コイル２２の後端部に対応した部分から後方の所要領域４０Ａを、上述の路面干渉回避部２２９の曲面形状に追従して弧状面として形成してある。

図３に示す例では、フロアアンダーカバー４０は便宜的に外形線のみを示している。

なお、図２，図３中、符号３１は筐体２２３のベース２２４に設けた受電コイル２２側のハーネスコネクタ、３２はベース２２４の後部周壁に貫通配設した通気性防水フィルタを示す。

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、筐体２２３の上面側の金属製のベース２２４と、下面側の合成樹脂製のカバー２２５の何れも周壁２２４ａ，２２５ａを有する開断面構造として、それらの開放側の周縁部を突き合わせて結合して筐体２２３を構成している。

これにより、ベース２２４，カバー２２５の両者とも開断面構造によりねじれ剛性が高く、その分、それぞれの板厚を小さくして筐体２２３に求められる所要のねじれ剛性を確保することができる。

この結果、従来の平板状のベースを用いたものと異なり、筐体２２３にねじれ荷重が作用してもベース２２４が撓み変形することがなく、ベース２２４とカバー２２５との間のシール性を確保できると共に、両者を結合したボルト・ナット２２６のクリープ変形を回避して締結強度を確保することができる。

しかも、ベース２２４，カバー２２５を開断面構造として剛性を高めてそれらの板厚を小さくすることにより、筐体２２３の小型，軽量化、延いては車両に求められる車体重量の軽減化に寄与することができる。

上述の受電コイル側のハーネスコネクタ３１や通気性防水フィルタ３２は、コイル本体２２１を組付けた金属製のベース２２４に付設されるが、これらの付設部品をベース２２４の周壁２２４ａに設けて、それらの突出方向を横向きとすることができる。

これにより、従来の平板状のベースに付設部品を上向きに突出配置したものと較べて、受電コイル２２の高さ寸法を低くすることができて、車体のフロア下面への搭載レイアウトを容易にすることができる。

また、本実施形態ではコイル本体２２１をベース２２４の上壁から極力離間して該ベース２２４に組付けて、カバー２２５の開断面内に突出して配置してある。

これにより、コイル本体２２１と金属製のベース２２４との磁気的な干渉を回避できることに加えて、コイル本体２２１と送電コイル１２側のコイル本体（図示省略）との間の離間距離を極力狭めて、給電効率を高めることもできる。

更に、本実施形態ではベース２２４の開放部周縁に外側に張り出すフランジ２２４ｂを形成してある一方、カバー２２５の周壁２２４ａは厚肉の補剛部２２５ｂとしてあり、このフランジ２２４ｂを補剛部２２４ｂの端面に突き合わせてボルト・ナット２２６により締結固定している。

これにより、ベース２２４とカバー２２５との結合強度を高められることに加えて、フランジ２２４ｂと補剛部２２５ｂの端面とが重合したシール面積が拡大されることによって、シール性を高めることができる。

一方、車両１が路面上のスピードブレーカ等の突起物を乗り越えた際や、縁石等の路面段差を乗り降りした際には、受電コイル２２の筐体２２３における後端部の下面側、即ち、合成樹脂製のカバー２２５の後端部が路面干渉する可能性があるが、該カバー２２５の後端部下面には、路面干渉ラインＬにほぼ沿う曲面形状の路面干渉回避部２２９を形成してあるため、該カバー２２５の後端部が路面干渉することはない。

この結果、路面干渉を避けるために受電コイル２２の配設地上高を高めなくてもよいので、給電効率に影響を及ぼすことなく受電コイル２２の筐体後端部、とりわけ、樹脂製のカバー２２５の破損あるいは変形を回避することができる。

また、筐体２２３のカバー２２５の後端部下面に路面干渉ラインＬにほぼ沿って路面干渉回避部２２９を形成してあるため、筐体２２３の内部容積の低減を抑えることができ、コイル本体２２１の配設スペースを確保することができる。ここで、カバー２２５は樹脂
製であり、このカバー２２５に路面干渉回避部２２９を形成するため、コイル本体２２１とカバー２２５との間隔が路面干渉回避部２２９の位置で変化しても、コイル本体２２１周辺の磁場に悪影響を及ぼさない。従って、受電コイル２２の受電性能が低下することもない。

しかも、専用のプロテクタ等のガード部品を用いることなく筐体２２３の路面干渉を回避できるため、この面からも車両の軽量化とコストダウンに寄与することができる。

更に、本実施形態では、フロアアンダーカバー４０の後端部領域４０Ａを筐体２２３の路面干渉回避部２２９の曲面形状に追従して弧状面として形成してあるので、受電コイル２２の搭載部下側の空力特性が良好となって、車両１の航続性能を向上することができる。

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…筐体
２２４…ベース
２２４ａ…周壁
２２４ｂ…フランジ
２２５…カバー
２２５ａ…周壁
２２５ｂ…補剛部
２２９…路面干渉回避部
Ｌ…路面干渉ライン

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筐体と、を備え、
   前記筐体は、前記コイル本体を組付けた上面側の金属製のベースと、下面側の合成樹脂製のカバーと、で構成し、これらベースとカバーとをそれぞれ周壁を有する開断面構造に形成して、それらの開放側の周縁部を突き合わせて結合したことを特徴とする非接触給電装置。
2. 前記コイル本体を、前記カバーの開断面内に突出して配置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. 前記ベースは、開放部周縁に外側に張り出すフランジを形成してある一方、
   前記カバーの周壁は厚肉の補剛部としてあり、前記フランジを該補剛部の端面に付き合わせて締結固定したことを特徴とする請求項１または２に記載の非接触給電装置。
4. 前記カバーは、その後端部下面に、車両が路面突起物や路面段差を乗り降りした際の路面干渉ラインにほぼ沿う曲面形状の路面干渉回避部を備えたことを特徴とする請求項１~
   ３の何れか１つに記載の非接触給電装置。
   

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