JP2014128124A - 非接触給電装置 - Google Patents

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明寛 浅井
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Abstract

【課題】給電効率に影響を及ぼすことなく受電部の筐体後端部分の路面干渉を回避することができる非接触給電装置の提供を図る。
【解決手段】車両1が路面上の突起物や路面段差を乗り降りした際でも、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の路面干渉回避部229が、路面干渉ラインLにほぼ沿う曲面形状となっているので、該カバー225の後端部が路面干渉することはない。
【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
受電部は車両の底面、即ち、車体のフロア下面に露出して搭載配置してあるため、車両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、該受電部のコイル本体を収納した筐体の後端部が路面干渉する可能性がある。
受電部の筐体の下面側は、給電時の電磁誘導の妨げとならないように合成樹脂材で構成しているため、上述のように筐体後端部が路面干渉すると、これが破損あるいは変形する可能性がある。
この筐体後端部の路面干渉を回避するためには、その配設地上高を高くすればよいのであるが、これでは給電部との間隔が広がって給電効率の低下を招く不具合を生じる。
そこで、本発明は給電効率に影響を及ぼすことなく受電部の筐体後端部分の路面干渉を回避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。
そして、上述の受電部は、その筐体後端部の下面側に、車両が路面突起部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主要な特徴としている。
本発明によれば、車両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でも、受電部の筐体後端部の下面側に形成した路面干渉回避部が、路面干渉ラインにほぼ沿う曲面形状となっているため、該筐体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部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、受電部の筐体後端部の路面干渉による破損あるいは変形を回避することができる。
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22
5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。
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。
そして、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L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、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でも、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に形成した路面干渉回避部229が、路面干渉ラインLにほぼ沿う曲面形状となっているため、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
225…カバー
229…路面干渉回避部
40…フロアアンダーカバー
40A…弧状面形成領域
L…路面干渉ライン

Claims (3)

  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、その筐体後端部の下面側に、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非接触給電装置。
  2. 前記受電部は、前記給電部からの電力を受電するコイル本体と、前記コイル本体を前記給電部とは逆側で定置する金属製のベースと、前記コイル本体を給電部側から覆う合成樹脂製のカバーとからなり、前記路面干渉回避部は、前記カバーに形成され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。
  3. 前記受電部の下側を覆って配設されたフロアアンダーカバーは、その後端部を前記筐体の路面干渉回避部の曲面形状に追従して弧状面として形成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。
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