JP2020005378A

JP2020005378A - コイルユニット

Info

Publication number: JP2020005378A
Application number: JP2018121659A
Authority: JP
Inventors: 達中村; Toru Nakamura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2020-01-09

Abstract

【課題】カメラなどのような光学素子を備えたコイルユニットにおいて、レンズの内表面に水滴が結露することを抑制することができるコイルユニットを提供する。【解決手段】コイルユニットは、収容ケース４０と、レンズ３４を含み、収容ケース４０に設けられた光学素子４５と、収容ケース４０内に設けられたコイル２０と、収容ケース４０内に設けられると共に、コイル２０に電気的に接続された電力変換装置２４と、収容ケース４０の内部と収容ケース４０の外部とを連通するように形成された連通孔５５に設けられた防水透湿性部材５６と、電力変換装置２４に設けられた吸湿剤５７とを備える。【選択図】図３

Description

本開示は、コイルユニットに関する。

従来から送電側のコイルユニットと、受電側のコイルユニットとの間で電力伝送する非接触充電システムについて各種提案されている（特許文献１〜５参照）。

たとえば、特開２０１７−１３５７７１号公報に記載された送電側のコイルユニットは、外部を撮像するカメラを含む。

カメラは、送電装置の上面に設けられた魚眼レンズと、送電装置内に設けられたイメージセンサなどとを含む。

特開２０１３−１５４８１５号公報特開２０１３−１４６１５４号公報特開２０１３−１４６１４８号公報特開２０１３−１１０８２２号公報特開２０１３−１２６３２７号公報特開２０１７−１３５７７１号公報

上記の送電装置において、送電装置内に水分が入り込む場合がある。送電装置内に水分が入り込んだ状態で送電装置の温度が低くなると、魚眼レンズの内表面に水滴が付着することがある。魚眼レンズの内表面に水滴が付着すると、カメラで外部の状況を撮像する際に、外部を良好に撮像することができなくなる。

本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、カメラなどのような光学素子を備えたコイルユニットにおいて、レンズの内表面に水滴が結露することを抑制することができるコイルユニットを提供することである。

コイルユニットは、収容ケースと、レンズを含み、収容ケースに設けられた光学素子と、収容ケース内に設けられたコイルと、収容ケース内に設けられると共に、コイルに電気的に接続された電力変換装置と、収容ケースの内部と収容ケースの外部とを連通するように形成された連通孔に設けられた防水透湿性部材と、電力変換装置に設けられた吸湿剤とを備える。

上記のコイルユニットによれば、吸湿剤に収容ケース内の水分が吸着され、レンズの内表面に水滴が付着することを抑制することができる。そして、コイルユニットが送電または受電の少なくとも一方を実施する際に、電力変換装置にも電力が供給され、電力変換装置が発熱する。吸湿剤は、電力変換装置に設けられており、電力変換装置からの熱によって、吸着した水分を水蒸気として放出する。放出された水蒸気は、防水透湿部材を通して、外部に排出される。

本開示に係るコイルユニットによれば、レンズの内表面に水滴が結露することを抑制することができる。

非接触充電システム１を模式的に示す模式図である。コイルユニット３の一部およびコイルユニット４の回路構成を模式的に示す回路図である。コイルユニット３を示す分解斜視図である。

図１から図３を用いて、本実施の形態に係るコイルユニットについて説明する。図１から図３に示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。なお、実施の形態に示す構成において、請求項に記載された構成に対応する構成には、括弧書きで請求項の構成を併記する場合がある。

図１は、非接触充電システム１を模式的に示す模式図である。非接触充電システム１は、車両２と、送電側のコイルユニット３とを備える。

車両２は、受電側のコイルユニット４と、バッテリ５と、フロアパネル６とを含む。フロアパネル６は、車両２の底面を形成する金属板状部材である。バッテリ５およびコイルユニット４は、フロアパネル６の下面に固定されている。

コイルユニット３は地面に設けられており、コイルユニット３には電源７が接続されている。

図２は、コイルユニット３の一部およびコイルユニット４の回路構成を模式的に示す回路図である。コイルユニット４は、受電コイル１０と、キャパシタ１１，１２とを含む。キャパシタ１１は、受電コイル１０の一端側に電気的に直列に接続されており、キャパシタ１２は、受電コイル１０の他端側に電気的に直列に接続されている。

コイルユニット３は、送電コイル２０と、キャパシタ２１，２２と、フィルタ２３と、インバータ（電力変換装置）２４と、ＰＦＣ（力率改善回路）２５とを含む。

キャパシタ２１は送電コイル２０の一端に接続されており、キャパシタ２２は送電コイル２０の他端に接続されている。

フィルタ２３は、コモンチョークコイル２６，２７と、キャパシタ２８と、フィルタコイル３０，３１とを含む。

コモンチョークコイル２６の一端は、キャパシタ２１に電気的に接続されており、コモンチョークコイル２６の他端には、フィルタコイル３０の一端が接続されている。フィルタコイル３０の他端には、インバータ２４が接続されている。

コモンチョークコイル２７の一端は、キャパシタ２２に電気的に接続されており、コモンチョークコイル２７の他端には、フィルタコイル３１の一端が接続されている。フィルタコイル３１の他端には、インバータ２４が接続されている。

キャパシタ２８は、コモンチョークコイル２６およびフィルタコイル３０を接続する配線と、コモンチョークコイル２７およびフィルタコイル３１を接続する配線とに接続されている。ＰＦＣ２５は、インバータ２４およびバッテリ５の間に接続されている。

図３は、コイルユニット３を示す分解斜視図である。
コイルユニット３は、収容ケース４０と、金属基板４１と、フェライト４２と、ボビン４３と、基板４４と、カメラ４５とを含む。収容ケース４０は、金属製のケース本体５０と、樹脂カバー５１とを含む。

ケース本体５０は、たとえば、アルミニウムなどの金属材料によって形成されている。ケース本体５０は、底板部５２と、周壁部５３とを含む。

底板部５２は、略長方形形状に形成されている。周壁部５３は、底板部５２の外周縁部から上方に立ち上がるように形成されている。底板部５２は、長側壁６０，６１と、短側壁６２，６３とを含む。

長側壁６０，６１は、車両２の前後方向Ｌに配列しており、各長側壁６０，６１は左右方向Ｗに延びるように形成されている。短側壁６２，６３は、左右方向Ｗに配列しており、各短側壁６２，６３は、前後方向Ｌに延びるように形成されている。

長側壁６０，６１の外側面には、複数の冷却フィン５４が間隔をあけて形成されている。短側壁６２には、連通孔５５が形成されており、この連通孔５５内には防水透湿性部材５６が設けられている。防水透湿性部材５６は、たとえば、TEMISH（日東電工株式会社）やGORE-TEX（登録商標）などが採用されている。防水透湿性部材５６は、空気や蒸気を通過する一方で、水やその他異物が通過することを抑制する。連通孔５５は、長側壁６１よりも長側壁６０に近い位置に設けられている。

ケース本体５０内には、キャパシタ２１，２２と、フィルタ２３と、インバータ２４と、ＰＦＣ２５と、カメラ４５一部とが収容されている。

カメラ４５は、撮像素子３３と、レンズ３４とを含み、撮像素子３３がケース本体５０内に収容されている。

インバータ２４は、長側壁６０および短側壁６２の近傍に配置されている。インバータ２４に対して左右方向Ｗに隣り合う位置に、連通孔５５が形成されており、インバータ２４および連通孔５５は近接している。

インバータ２４の上面には、吸湿剤５７が配置されている。吸湿剤５７は、たとえば、シリカゲルなどのよって形成されている。インバータ２４は、長方形形状に形成されており、吸湿剤５７はインバータ２４の上面の略全面を覆うように形成されている。

吸湿剤５７は、収容ケース４０内の水分を吸着する。そして、インバータ２４からの熱によって加熱されることで、吸着した水分を水蒸気として放出する。吸湿剤５７は、加熱されて水蒸気を放出することで、再度、収容ケース４０内の水分を吸着することができる。

金属基板４１は、キャパシタ２１，２２と、フィルタ２３と、インバータ２４と、ＰＦＣ２５の上面側に配置されている。金属基板４１は、たとえば、アルミニウムなどによって形成されており、金属基板４１は長方形形状に形成されている。金属基板４１の中央には、貫通孔５８が形成されている。

フェライト４２は、環状の配置された複数の分割フェライト６４を含み、フェライト４２の中央には、中空部６５が形成されている。そして、貫通孔５８は中空部６５内に位置している。

ボビン４３は、フェライト４２の上面側に配置されている。ボビン４３は、板状に形成されており、樹脂等によって形成されている。ボビン４３の上面には、送電コイル２０を収容するコイル溝が形成されており、このコイル溝内に送電コイル２０が配置されている。

ボビン４３は、略長方形形状に形成されており、ボビン４３の中央には、貫通孔５９が形成されている。

基板４４は、送電コイル２０の上面側に配置されている。基板４４も長方形形状に形成されており、基板４４の中央部にも図示されていない貫通孔が形成されている。

レンズ３４は、基板４４の上面に配置されており、基板４４に形成された貫通孔を覆うように設けられている。

樹脂カバー５１は、基板４４の上面側に配置されると共に、ケース本体５０に固定されている。樹脂カバー５１は、天板６６および周壁６７を含み、天板６６の中央には、貫通孔６８が形成されている。

撮像素子３３と、貫通孔５８，５９と、レンズ３４と、貫通孔６８とは、上下方向Ｈに配列している。そして、樹脂カバー５１がケース本体５０に組み付けられると、レンズ３４の一部が貫通孔６８から外部に突出する。

そして、カメラ４５がコイルユニット３の外部環境を撮像する際には、レンズ３４から入り込んだ光は、レンズ３４によって集光されて、貫通孔５９および貫通孔５８を通って、撮像素子３３に入射する。そして、撮像素子３３は入射した光を電気信号に変換する。

図２において、コイルユニット３からコイルユニット４に電力を送電する際には、電源７からＰＦＣ２５を通して、インバータ２４に交流電力が供給される。

インバータ２４は、供給された交流電流を直流電力に変換して、その後、所定の周波数の交流電力に変換する。そして、インバータ２４は、フィルタ２３を通して、送電コイル２０などに交流電力を供給する。そして、送電コイル２０から受電コイル１０に電力が送電される。

このように、コイルユニット３からコイルユニット４に電流を送電する過程において、フィルタ２３、インバータ２４およびＰＦＣ２５に交流電流が流れて、各機器が発熱する。

そして、インバータ２４の発熱量は、フィルタ２３の発熱量やＰＦＣ２５の発熱量よりも大きい。そのため、図３において、吸湿剤５７は、インバータ２４からの熱によって良好に加熱され、吸湿剤５７に吸着した水分は水蒸気として吸湿剤５７から放出される。放出された水蒸気は、防水透湿性部材５６を通って、コイルユニット３の外部に排出される。

この際、防水透湿性部材５６は、吸湿剤５７に対して左右方向Ｗに隣り合うような位置に設けられており、吸湿剤５７から放出された水蒸気は防水透湿性部材５６を通して、良好に外部に排出される。

その後、たとえば、コイルユニット３からの送電が完了して、インバータ２４などの機器が発熱しなくなり、収容ケース４０内の温度が低くなると、収容ケース４０内の水分が凝縮して、収容ケース４０内に溜まる場合がある。

このような場合には、吸湿剤５７が収容ケース４０内の水分を吸着することで、レンズ３４の内表面に水滴が付着することを抑制することができる。

その後、コイルユニット３が送電する際において、吸湿剤５７に吸着した水分をインバータ２４の熱で蒸発させて、コイルユニット３の外部に排出することができる。

このように、本実施の形態に係るコイルユニット３によれば、レンズ３４の内表面に水滴が付着することを抑制することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１非接触充電システム、２車両、３，４コイルユニット、５バッテリ、６フロアパネル、７電源、１０受電コイル、１１，１２，２１，２２，２８キャパシタ、２０送電コイル、２３フィルタ、２４インバータ、２６，２７コモンチョークコイル、３０，３１フィルタコイル、３３撮像素子、３４レンズ、４０収容ケース、４１金属基板、４２フェライト、４３ボビン、４４基板、４５カメラ、５０ケース本体、５１樹脂カバー、５２底板部、５３周壁部、５４冷却フィン、５５連通孔、５６防水透湿性部材、５７吸湿剤、５８，５９，６８貫通孔、６０，６１長側壁、６２，６３短側壁、６４分割フェライト。

Claims

収容ケースと、
レンズを含み、前記収容ケースに設けられた光学素子と、
前記収容ケース内に設けられたコイルと、
前記収容ケース内に設けられると共に、前記コイルに電気的に接続された電力変換装置と、
前記収容ケースの内部と前記収容ケースの外部とを連通するように形成された連通孔に設けられた防水透湿性部材と、
前記電力変換装置に設けられた吸湿剤と、
を備えた、コイルユニット。