JP3652936B2

JP3652936B2 - 充電用給電パドル及び充電用給電パドルの製造方法

Info

Publication number: JP3652936B2
Application number: JP28982499A
Authority: JP
Inventors: 正明金子
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-10-12
Filing date: 1999-10-12
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2019-10-12
Also published as: JP2001110660A; US6291969B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電用給電パドルに係り、特に電気自動車等の車両用電池を充電するための車両用電磁誘導型非接触充電装置に用いられる給電パドルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電気自動車の充電方法としては、コンダクティブ方式とインダクティブ方式がある。詳しくは、コンダクティブ方式は、地上側の電源と車両に搭載した充電装置とを金属金具等により直接接触して接続するものであり、インダクティブ方式は電磁誘導型非接触方式とも呼ばれ、地上側の電源と車両に搭載した充電装置とを電磁誘導で接続するものである。インダクティブ方式はコンダクティブ方式と比べ、接触不良が起こり難く、さらに、比較的大きな充電装置を車両に搭載する必要がなく、小型化を図りやすい利点があるため、最近特に注目されている。
【０００３】
電磁誘導型非接触充電装置には、例えば図５に示すように、地上に設けられた電源装置（図示しない）にケーブル６７で接続された給電パドル６１を、電気自動車に搭載された受電器７１のパドル挿入口７２に差し込んで充電を行うものがある。給電パドル６１の外被は合成樹脂で形成されたパドルケース６２を有し、その挿入部６３には送電用コア６４に巻装された送電用コイル６５を内蔵している。受電器７１には給電パドル６１の送電用コイル６５が重なり合う位置に受電用コア７６の磁極突起部７３ａに巻装された受電用コイル７４を内蔵している。
【０００４】
そして、給電パドル６１を受電器７１のパドル挿入口７２に差し込み、送電用コイル６５を受電用コイル７４に重ねた後、電源装置が電流（交流）を給電パドル６１の送電用コイル６５に流すことにより受電器７１の受電用コイル７４に電力が誘起されて給電が行われる。
【０００５】
図６は、給電パドル６１を受電器７１のパドル挿入口７２に差し込んで充電する際の送電用コア６４と受電用コア７６の斜視図を示している。送電用コア６４は略円柱状に形成されている。受電用コア７６はコア部材７３、７５から構成されており、コア部材７３は受電用コイル７４を収納する溝部を形成した断面略Ｅ字状に形成され、その中央部は前記受電用コイル７４を巻装するための円柱状の磁極突起部７３ａを有し、コア部材７５は前記溝部を塞ぐ板状に形成されている。また、受電用コア７６は給電パドル６１の挿入部６３の通路を囲む略四角環形状をなしており、給電パドル６１を受電器７１のパドル挿入口７２に完全に差し込んだ状態では、送電用コア６４が受電用コア７６の磁極突起部７３ａと板状のコア部材７５に上下を挟まれる状態となって、送電用コイル６４及び受電用コイル７４と鎖交する閉磁気回路が形成される。
【０００６】
このとき、送電用コイル６４と受電用コイル７４との間の電力の伝達効率を最大にする必要があり、閉磁気回路の漏れ磁束が最少となるように、送電用コア６４と受電用コア７６の磁極突起部７３ａ及び板状のコア部材７５との隙間は最小に設計されている。
【０００７】
前記の隙間が最小に設計されているため、作業者が給電パドル６１を受電器７１のパドル挿入口７２に差し込む際は、給電パドル６１の挿入部６３が受電用コア７６に干渉させないで差し込むことは困難で、現実的には、該挿入部６３が受電用コア７６内の挿入部６３用の通路域に干渉しながら差し込まれる。
【０００８】
詳しくは図６において、まず、パドルケース６２の先端部６６の上面側が受電用コア７６の板状のコア部材７５の下端部７７に接しながら入って行き、同時に、該先端部６６の下面側が受電用コア７６のコア部材７３の磁極突起部７３ａの上端部７８に接しながら入って行く。さらに給電パドル６１を押し込むと、送電用コア６４がコア部材７３の磁極突起部７３ａと一致する時点で給電パドル６１は受電器７１内のストッパー（図示しない）に当たり、給電パドル６１の差し込みは完了する。なお、この給電パドル６１の挿入部６３は表裏同形状のため、裏返しでも差し込めるようになっている。
【０００９】
図７は、給電パドル６１の差し込みが完了したときの断面図を示す。送電用コア６４の表裏面はパドルケース６２の表裏の面から一定距離低い位置に有り、差し込みの途中では、送電用コア６４の表裏面は受電用コア７６と干渉しないようになっている。又、差し込みが完了したときは、受電器７１のコア部材７３の磁極突起部７３ａはパドルケース６２の送電用コア６４用のへこみに嵌り込むようになっている。
【００１０】
また、充電中は充電電流により送電用コイル６４は発熱し、それに伴い送電用コア６４は熱せられる。この熱を緩和させるために送電用コイル６４の表面には樹脂コーティング６８が施されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、給電パドル６１のパドルケース６２は薄肉の合成樹脂であるためその表面に歪み又は凹凸が発生し易く、パドルケース６２の表裏方向の厚みを規定寸法に管理することが困難であった。つまり、図８に示すように、パドルケース６２の面より送電用コア６４表裏面が外方に飛び出すことが多々生じていた。
【００１２】
この送電用コア６４の表裏面がパドルケース６２の面より飛び出した給電パドル６１を受電器７１に差し込んだ場合、送電用コア６４がコア部材７５の下端部７７及び磁極突起部７３ａの上端部７８と直接干渉しながら差し込まれることになる。その結果、送電用コア６４の表面に施された樹脂コーティング６８が剥がれるといった問題が生じていた。
【００１３】
本発明は、上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、送電用コアの表面が損傷しないようにした給電パドルを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、パドルケースの装着部内に送電用コアと１次コイルを備え、そのパドルケースの装着部を受電用コアと２次コイルを備えた受電器に装着し、前記１次コイルに電力を供給することによって前記２次コイルに充電用の誘導起電力を発生させる充電用給電パドルにおいて、前記パドルケースの外側面にパドルケースの装着部に設けた前記送電用コアの露出面より高くなる干渉防止用凸条を突出形成したことをその要旨とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の充電用給電パドルにおいて、前記パドルケースは、装着部に貫通形成したコア固定用開口部に前記送電用コアを嵌合固定するとともに、その開口部の外周部のケース外側面に環状の干渉防止用凸条を突出形成したことをその要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の充電用給電パドルにおいて、前記送電用コアの露出面は、送電用コアにコーティングした樹脂コーティング層の露出面であることをその要旨とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の充電用給電パドルにおいて、前記送電用コアにコーティングした樹脂コーティング層は、テフロンコーティング層であることをその要旨とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の充電用給電パドルにおいて、
前記パドルケースは、一対の合成樹脂製のパドルケース片を互いに重ね合わせて振動溶着により形成したことをその要旨とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、一対のパドルケース片を重ね合わせて接合することによってその装着部に送電用コアと１次コイルを備えたパドルケースが形成される充電用給電パドルの製造方法であって、各パドルケース片の外側面にパドルケースの装着部に設けた前記送電用コアの露出面より高くなる干渉防止用凸条を突出形成し、その一対のパドルケース片を互いに重ね合わせて振動溶着を開始し、両パドルケース片の干渉防止用凸条の上面をそれぞれ管理面とし、その両管理面の間隔が予め定めた間隔になった時、振動溶着を停止するようにしたことをその要旨とする。
【００１９】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、パドルケースの装着部内に備えられた送電用コアの露出面は、受電器に装着される際、パドルケースの外側面より突出した干渉防止用凸条によって受電器と干渉することはない。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、パドルケースの装着部内に備えられた送電用コアは、その回りをケース外側面に形成された環状の干渉防止用凸条にて囲まれていることから、受電器に装着される際、送電用コアの露出面は受電器と干渉することはない。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、受電器に装着される際、送電用コアにコーティングした樹脂コーティング層は受電器と干渉することはない。
請求項４に記載の発明によれば、送電用コアにコーティングした樹脂コーティング層をテフロンコーティング層にしたことから、硬く且つ熱に強いため、コーティング層は損傷しにくい。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、一対の合成樹脂製のパドルケース片を互いに重ね合わせた振動溶着にてパドルケースを形成したので、接合部はむらなく均一な状態に形成されるとともに、簡単かつ短時間で精度の高いパドルケースを形成することができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、一対のパドルケース片を互いに重ね合わせて振動溶着にてパドルケースを形成したので、接合部はむらなく均一な状態に形成されるとともに、簡単かつ短時間で精度の高いパドルケースを形成することができる。しかも、両パドルケース片の干渉防止用凸条の両管理面間の間隔が予め定めた間隔になった時、振動溶着を停止するようにしたので、受電器に装着される際、送電用コアの露出面が、受電器と干渉しないパドルケースを形成することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両用の電磁誘導型非接触充電装置に具体化した一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００２５】
図４に示すように、電磁誘導型非接触充電装置１は給電パドル２と、受電器としての受電用チャージポート３との一組からなる。給電パドル２は、装着部としての挿入部４とグリップ部５を有し、その挿入部４には図３に示すようにフェライトコアよりなる送電用コア６とその送電用コア６に巻装された１次コイルとしての送電用コイル７が設けられている。給電パドル２は、地上に設置された電力供給装置８から延びるケーブル９の先端に設けられている。そして、電力供給装置８はケーブル９を介して給電パドル２の送電用コイル７に電流を流すようになっている。
【００２６】
一方、受電用チャージポート３は、電気自動車１０の所定の個所（図４ではボンネット前部）に備えられている。受電用チャージポート３は、パドル挿入口１１を有し、該挿入口１１から給電パドル２が差し込まれるようになっている。又、受電用チャージポート３は、図３に示すように、内部にフェライトコアよりなるＥ型コア１２とフラット型コア１３が配設されている。Ｅ型コア１２の中央部の磁極突起部１２ａは円柱状に形成され、その回りには２次コイルとしての受電用コイル１４ａが複数個積層されたコイル基板１４が配設されている。又、この磁極突起部１２ａは、両側の磁極突起部１２ｂより短く形成されている。つまり、給電パドル２が差し込まれたとき、磁極突起部１２ａとフラット型のフェライトコア１３との間を給電パドル２の挿入部４が通過できるようにするためである。そして、給電パドル２が完全に差し込まれたとき、磁極突起部１２ａと給電パドル２の送電用コア６が相対向するようになっている。
【００２７】
従って、給電パドル２が受電用チャージポート３に完全に差し込まれた状態で、電力供給装置８から所定の交流電流が給電パドル２の送電用コイル７に給電されると、電磁誘導の作用によって受電用チャージポート３の受電用コイル１４aに充電用の誘導起電力を発生し、この誘導起電力に基づいて電気自動車１０に搭載されたバッテリ１５が充電されるようになっている。
【００２８】
次に、給電パドル２の構成を図１及び図２に従って説明する。図１は給電パドル２の要部断面図、図２は給電パドル２の分解断面図である。
図２において、給電パドル２は、送電用コア６と、送電用コイル７と、パドルケース２０とを備えている。送電用コア６は、円柱状に形成され、その中央外周面には環状の凸条６ａが形成されている。送電用コイル７は、輪切り状に形成され前記ケーブル９と接続される。
【００２９】
パドルケース２０は、一対のケース片２１とからなる。ケース片２１は電気的に絶縁性の合成樹脂で形成されていて、両ケース片２１外周の内側に延出形成された外周縁２２の先端面２２ａを互いに溶着させることによってパドルケース２０が形成される。ケース片２１の後側部にはグリップ部５を形成するための第１開口部２３が形成されている。又、ケース片２１の前側部には、送電用コア６を露出させるためのコア固定用開口部を構成する第２開口部２４が形成されている。この第２開口部２４の内側周縁部には、内方に向かって円筒部２５が延出形成されている。そして、一対のケース片２１を互いに溶着させるとき、そのケース片２１に形成した円筒部２５の先端面２５ａも互いに溶着される。
【００３０】
この円筒部２５の内径は、前記送電用コア６に形成した環状の凸条６ａの外形と同じになっていて、一対の円筒部２５を溶着したときの軸線方向の長さが環状の凸条６ａの幅と一致させている。つまり、溶着した一対の円筒部２５内に環状の凸部６ａが嵌合固定されるようになっている。一方、この円筒部２５の外形は、送電用コイル７の内周面の内径と一致させている。つまり、溶着した一対の円筒部２５外周面に送電用コイル７が嵌着固定されるようになっている。
【００３１】
又、この第２開口部２４の外側周縁部には、外方に向かって干渉防止用凸条としての環状の凸条２６が延出形成されている。従って、ケース片２１の挿入部４における部分の挿入面としての外側面４ａより環状の凸条２６は外方に突出している。この環状の凸条２６の上面は平面であって、製造上の管理面２７としている。
【００３２】
又、環状の凸条２６の内径は、円筒部２５の内径より小さく前記送電用コア６の外形と一致させている。従って、送電用コア６の環状の凸条６ａを除く外周面は環状の凸条２６の内周面に挟持される。
【００３３】
又、管理面２７の外側面４ａからの高さは、前記送電用コア６が円筒部２５と凸条２６とによって嵌合固定されているとき、該送電用コア６の露出面６ｂが該管理面２７より突出することがない充分な高さに設定している。詳述すると、管理面２７の外側面４ａからの高さは、送電用コア６の露出面６ｂに形成されるテフロンコーティング層よりなる樹脂コーティング層２８が同管理面２７から突出することがない充分な高さに設定されている。本実施形態では、例えば、該送電用コア６の露出面６ｂから管理面２７までの高さは０．１ｍｍ、該樹脂コーティング層２８の厚みは２０μｍとしている。
【００３４】
次に、前記送電用コア６と送電用コイル７をパドルケース２０に組み付ける組み付け方法について図１及び図２を用いて説明する。
まず、一方のパドルケース片２１を同ケース片２１に形成した凸条２６を下にして振動溶着機の部品固定テーブルに載置する。この時、部品固定テーブルに載置されたパドルケース片２１は、このケース片２１の外周縁２２の先端面２２ａが水平になるように部品固定テーブルに載置されている。つまり、先端面２２ａが水平になるように、部品固定テーブルはパドルケース片２１の外側面４ａ及び同外側面４ａから突出形成した凸条２６の管理面２７をそれぞれ水平になるように当接支持している。
【００３５】
この状態で、パドルケース片２１の円筒部２５の内側には送電用コア６が内嵌され、円筒部２５の外側には送電用コイル７が外嵌される。この時、送電用コア６及び送電用コイル７はそれぞれ下側半分が円筒部２５に対して嵌合する。
【００３６】
次に、部品固定テーブルに載置された一方のパドルケース片２１に対して上方から他方のパドルケース片２１を重ね合わせる。詳述すると、両ケース片２１外周に内側に延出形成された外周縁２２の先端面２２ａを互いに重ね合わせるとともに、両ケース片２１に形成した円筒部２５の先端面２５ａを互いに重ね合わせる。従って、この時、重なり合った一対の円筒部２５の内側に送電用コア６が完全に内嵌され、同一対の円筒部２５の外側に送電用コイル７が完全に外嵌される。続いて、振動溶着機の振動板を上方から部品固定テーブルに向かって下動させる。振動板の下側面が上側のパドルケース片２１に当接したとき、該振動板を振動させて振動溶着を開始させる。尚、振動板の下側面が上側のパドルケース片２１に当接するとき、振動板の下側面は上側のパドルケース片２１の外側面４ａ及び同外側面４ａから突出形成した凸条２６の管理面２７をそれぞれ水平になるように当接する。
【００３７】
振動溶着機は、振動板を下動させながら振動して上下のパドルケース片２１の外周縁２２の先端面２２ａ間、及び、円筒部２５の先端面２５ａ間が溶融する。この時、振動溶着機は、部品固定テーブルに対する振動板の下動量を検出しており、その時々の部品固定テーブルと振動板の間に挟持されている下側のパドルケース片２１に形成された凸条２６の管理面２７と上側のパドルケース２１に形成された凸条２６の管理面２７間の間隔を演算している。
そして、上側の凸条２６の管理面２７と下側の凸条２６の管理面２７間の間隔が予め定めた間隔までになった時、振動溶着機は、振動板の下動及び振動を停止する。その結果、上下のパドルケース片２１の外周縁２２の先端面２２ａ間、及び、円筒部２５の先端面２５ａ間が溶着されて、挿入部４に送電用コア６及び送電用コイル７が備えられたパドルケース２０が形成される。尚、予め定めた間隔は、本実施形態では、送電用コア６の上下露出面６ａ間の間隔よりも大きい値であって、前記した露出面６ａから管理面２７までの高さ（０．１ｍｍ）が確保される値に設定されている。従って、パドルケース２０は、受電用チャージポート３に装着可能になるとともに、送電用コア６の露出面６ａは凸条２６の管理面２７より外側に突出することはない。
【００３８】
次に、上記のように構成した、給電用パドル２の特徴を以下に記載する。
（１）上記実施形態では、パドルケース２０の挿入部４内に備えられた送電用コア６は、その回りをケース外側面４ａに形成された環状の凸条２６にて囲まれていることから、受電用チャージポート３に差し込まれる際、送電用コア６の露出面６ｂ（樹脂コーティング層２８）は直接Ｅ型コア１２の磁極突起部１２ａ及びフラット型コア１３に衝突することはない。
【００３９】
しかも、外側面４ａに送電用コア６を取り囲むように環状の凸条２６を突出形成したので、パドルケース２０が熱変形しても、送電用コア６の露出面６ｂ（樹脂コーティング層２８）は、凸条２６の管理面２７より外に飛び出すことはない。
【００４０】
（２）上記実施形態では、樹脂コーティング層２８をテフロンコーティング層にしたことから、硬く且つ熱に強いため、樹脂コーティング層２８は損傷しにくい。
【００４１】
（３）上記実施形態では、一対の合成樹脂製のパドルケース片２１を振動溶着にて接合してパドルケース２０を形成したので、接着剤で接合したり、超音波接合に比べて接合部はむらなく均一な状態に形成することができる。しかも、簡単かつ短時間で精度の高いパドルケースを形成することができる。
【００４２】
又、さらにパドルケースが振動溶着により形成されるので、溶着する際に、上下のパドルケースを突き合わせる力及び加振周波数を調節することにより上下のパドルケースの管理面間の距離の調節が容易である。従って、管理面間の距離を設定寸法にでき、確実に嵌合できる。
【００４３】
（４）上記実施形態では、振動溶着を行う際、両パドルケース片２１の凸条２６の両管理面２７間の間隔が予め定めた間隔になった時、振動溶着を停止するようにしたので、送電用コア６の露出面６ｂと凸条２６の両管理面２７との相対位置を精度よく形成することができる。
【００４４】
尚、発明の実施の形態は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように実施してもよい。
○ 上記実施形態では、外側面４ａに送電用コア６を取り囲むように環状の凸条２６を突出形成したが、全周に形成しなくても、一部、例えば送電用コア６を挟んで挿入方向側の両側に形成してもよい。
【００４５】
○ 上記実施形態では、樹脂コーティグ層２８をテフロンコーティング層にしたが、熱を緩和するコーティグ材でも代替可能である。
○ 上記実施形態では、接合部はむらなく均一な状態に形成するとともに、簡単かつ短時間で精度の高いパドルケース２０を形成するために、振動溶着で接合したが、精度、時間等を考慮しないならばその他の接合方法でパドルケース２０を形成してもよい。送電コイル７は、薄い平板状でなく、巻回されたリッツ線にて形成されてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１及び２に記載の発明によれば、送電用コアの表面は損傷することはない。
【００４７】
請求項３及び４に記載の発明によれば、送電用コアの表面に施した樹脂コーティングが損傷することはない。加えて、請求項４に記載の発明によれば、コーティグ層は損傷しにくい。
【００４８】
請求項５に記載の発明によれば、接合部はむらなく均一な状態に形成することができるとともに、簡単かつ短時間で精度の高いパドルケースを形成することができる。
【００４９】
請求項６に記載の発明によれば、接合部をむらなく均一な状態に形成することができるとともに、簡単かつ短時間で精度の高いパドルケースを形成することができ、しかも、送電用コアの露出面が、受電器と干渉しない精度の高いパドルケースを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態を説明するための給電パドルの要部断面図
【図２】同じく給電パドルの分解斜視図
【図３】同じく給電パドルと受電用チャージポートの斜視図
【図４】同じく電磁誘導型非接触充電装置の使用例を示す斜視図
【図５】従来の給電パドルと受電用チャージポートの斜視図
【図６】同じく給電パドルと受電用チャージポートの受電用コアの斜視図
【図７】同じく給電パドルの要部断面図
【図８】同じく給電パドルの要部断面図
【符号の説明】
２…給電パドル、３…受電器としての受電用チャージポート、６…送電用コア、７…１次コイルとしての送電用コイル、１２…受電用コアとしてのＥ型コア、１３受電用コアとしてのフラット型コア、１４ａ…２次コイルとしての受電用コイル、２０…パドルケース、２６…厚み寸法を管理する凸部としての環状の凸部、２７…管理面、２８…樹脂コーティング層。

Claims

パドルケースの装着部内に送電用コアと１次コイルを備え、そのパドルケースの装着部を受電用コアと２次コイルを備えた受電器に装着し、前記１次コイルに電力を供給することによって前記２次コイルに充電用の誘導起電力を発生させる充電用給電パドルにおいて、
前記パドルケースの外側面にパドルケースの装着部に設けた前記送電用コアの露出面より高くなる干渉防止用凸条を突出形成した充電用給電パドル。
請求項１に記載の充電用給電パドルにおいて、
前記パドルケースは、装着部に貫通形成したコア固定用開口部に前記送電用コアを嵌合固定するとともに、その開口部の外周部のケース外側面に環状の干渉防止用凸条を突出形成した充電用給電パドル。
請求項１又は２に記載の充電用給電パドルにおいて、
前記送電用コアの露出面は、送電用コアにコーティングした樹脂コーティング層の露出面である充電用給電パドル。
請求項３に記載の充電用給電パドルにおいて、
前記送電用コアにコーティングした樹脂コーティング層は、テフロンコーティング層である充電用給電パドル。
請求項１又は２に記載の充電用給電パドルにおいて、
前記パドルケースは、一対の合成樹脂製のパドルケース片を互いに重ね合わせて振動溶着により形成した充電用給電パドル。
一対のパドルケース片を重ね合わせて接合することによってその装着部に送電用コアと１次コイルを備えたパドルケースが形成される充電用給電パドルの製造方法であって、
各パドルケース片の外側面にパドルケースの装着部に設けた前記送電用コアの露出面より高くなる干渉防止用凸条を突出形成し、その一対のパドルケース片を互いに重ね合わせて振動溶着を開始し、両パドルケース片の干渉防止用凸条の上面をそれぞれ管理面とし、その両管理面の間隔が予め定めた間隔になった時、振動溶着を停止するようにした充電用給電パドルの製造方法。