JP5276421B2 - 自動車 - Google Patents

Description

本発明は、車体の外部から給電可能な自動車に関するものである。

無線で電力を送る技術として、電磁誘導方式や共鳴方式等が挙げられる。共鳴方式については例えば特許文献１に開示されている。電磁誘導方式で車載バッテリの充電システムを構築することが、例えば特許文献２に開示されている。特許文献２においては、自動車に電磁誘導コイルを搭載して充電している。
国際公開第２００７／００８６４６号パンフレット 特開平９−１０２４２９号公報

歩行者の安全に配慮してボディを衝撃吸収構造とすること、即ち、歩行者へのダメージを最小限に抑えるボディ設計が行われている。
本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、車体の外部から供給される電力を受電できるとともに車両衝突時の衝撃吸収性に優れた自動車を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、車体外部の共鳴用一次コイルからの電力を非接触で磁場共鳴して受電する共鳴用二次コイルを、車体の外装樹脂部品内に設けた自動車において、前記共鳴用二次コイルの入力インピーダンスの変化を検出して、当該入力インピーダンスの変化が閾値以上になると車両衝突であることを検出する車両衝突検出手段を備えたことを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、車体の外装樹脂部品内に衝撃吸収部材として設けた共鳴用二次コイルにより、車体の外部から供給される電力を受電できるとともに車両衝突時の衝撃吸収性に優れた自動車を提供することができる。

また、車両衝突時に共鳴用二次コイルが変形し、共鳴用二次コイルの入力インピーダンスが変化する。車両衝突検出手段により、共鳴用二次コイルの入力インピーダンスの変化が検出されて当該入力インピーダンスの変化が閾値以上になると車両衝突であることが検出される。

本発明によれば、車体の外部から供給される電力を受電できるとともに車両衝突時の衝撃吸収性に優れた自動車を提供することができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。
本実施形態では、ハイブリッド車における車載バッテリを充電するための共鳴型非接触充電システムに適用している。図１に示すように、自動車１において、車体の外装樹脂部品であるフロントバンパー２の内部には共鳴用二次コイルとしての受電側コイル２１が取付けられている。その詳細を図２に示す。

図２において、樹脂製フロントバンパー２の内部には、受電側コイル２１が配置されている。受電側コイル２１は銅線を螺旋状に巻回して構成されている。受電側コイル２１は軸線（螺旋の中心軸）が車両の上下方向となるように配置されている。フロントバンパー２の前面と車体側部材であるバンパーリインフォースメント３との間に受電側コイル２１が位置している。

図１において、充電スタンドにおける床には地上側設備１０が埋設されている。地上側設備１０は送電側コイル１１を有している。送電側コイル１１は銅線を螺旋状に巻回して構成されている。送電側コイル１１は軸線（螺旋の中心軸）が地上に対して直交するように配置されている。そして、自動車１が充電スタンドにおいて充電する際には、送電側コイル１１の軸線（螺旋の中心軸）と受電側コイル２１の軸線（螺旋の中心軸）とが一致または接近するように配置される。

そして、受電側コイル２１は、車体外部の共鳴用一次コイルとしての送電側コイル１１からの電力を非接触で磁場共鳴して受電することができるようになっている。
図３には、共鳴型非接触充電システムの全体構成を示す。

地上側設備１０として、送電側コイル１１とコイル１２と交流電源１３とコントローラ１４を備えている。コントローラ１４には交流電源１３が接続され、コントローラ１４により交流電源１３が起動される。交流電源１３は例えば数ＭＨｚ程度の高周波電力を出力する。交流電源１３にはコイル１２が接続され、このコイル１２に送電側コイル１１が電磁誘導にて結合されており、交流電源１３からコイル１２を介して電磁誘導により送電側コイル１１に電力が伝送される。

車載側機器２０として、受電側コイル２１とコイル２２と整流器２３とバッテリ２４を備えている。受電側コイル２１にはコイル２２が電磁誘導にて結合され、このコイル２２に整流器２３が接続されており、受電側コイル２１から電磁誘導によりコイル２２に電力が伝送され、コイル２２から整流器２３に送られる。整流器２３にはバッテリ２４が接続され、整流後の電力がバッテリ２４に供給される。

次に、作用について説明する。
図１に示すように、車体外部の充電スタンドには地上側設備１０が設けられている。自動車１が給電すべく充電スタンドに向って走行する。そして、地上側設備１０における送電側コイル１１の上に、車載側機器２０における受電側コイル２１が配置される。すると、地上側設備１０におけるコントローラ１４が交流電源１３を起動する。交流電源１３から出力される交流電力がコイル１２を介して送電側コイル１１に伝送され、さらに、送電側コイル１１から車載側機器２０の受電側コイル２１に非接触で伝送される。そして、受電側コイル２１からコイル２２および整流器２３を介してバッテリ２４に送られ、バッテリ２４が充電される。

一方、自動車１が道路を走行しているときに障害物に衝突すると次のように作用する。
図２に示すように、フロントバンパー２の内部には受電側コイル２１が衝突吸収部材として配置されているので、衝突に伴い図４に示すように、フロントバンパー２が車体に対し接近するように変形すると、受電側コイル２１に力が加わり変形する。この変形時に衝撃が吸収される。

このようにして、受電側コイル２１を用いてフロントバンパー２における衝突時に衝撃を吸収することができる。このとき、歩行者に衝突したのであれば、受電側コイル２１により歩行者へのダメージを最小限に抑えることができる。

また、特許文献２等に開示されているように自動車に電磁誘導コイルを搭載して充電を行うシステムにおいて、バンパー内に電磁誘導コイルを設けた場合、電磁誘導コイルはコアを有する。そのため、バンパーの役割である衝突時の衝撃吸収能力がなくなってしまう（バンパー内のコアが衝突時に潰れないため車両衝突時に衝撃を吸収できない）。これにより、歩行者衝突時に衝撃を和らげることができない。また、車両の先端に重い重量物があるため、車両の安全性が悪くなる。

これに対し本実施形態では共鳴方式であり、バンパー内にコアはなく、衝突時の衝撃を吸収することができる（バンパー内の受電側コイル２１が衝突時につぶれて車両衝突時に衝撃を吸収できる）。これにより、歩行者衝突時に衝撃を和らげることができる。また、車両の先端には重い重量物であるコアがないため車両の安全性を確保できる。

以上のように本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）樹脂製フロントバンパー２内に、受電側コイル２１を衝撃吸収部材として設けたので、車体の外部から供給される電力を受電できるとともに衝撃吸収性に優れている。つまり、衝突時の衝撃吸収材、給電に伴う充電機能を受電側コイル一つで実現することができる。詳しくは、受電側コイルは電磁誘電コイルと違いコアを必要としないため衝突時の衝撃を吸収でき、歩行者衝突時の緩和を図り、安全性を確保することができる。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

図５には、図１に代わる本実施形態における全体構成を示す。図６には、図２に代わる本実施形態における受電側コイル４１の配置状態を示す。
図５において、樹脂製フロントバンパー２の内部には、共鳴用二次コイルとしての受電側コイル４１が配置されている。受電側コイル４１は銅線を螺旋状に巻回して構成されている。受電側コイル４１は軸線（螺旋の中心軸）が車両の前後方向となるように配置されている。図６に示すように、フロントバンパー２の前面と車体側部材であるバンパーリインフォースメント３との間に受電側コイル４１が位置している。

図５において、充電スタンドには地上側設備３０が設けられている。地上側設備３０は共鳴用一次コイルとしての送電側コイル３１を有している。送電側コイル３１は銅線を螺旋状に巻回して構成されている。送電側コイル３１は軸線（螺旋の中心軸）が地上に対して平行となるように配置されている。そして、自動車１が充電スタンドにおいて充電する際には、送電側コイル３１の軸線（螺旋の中心軸）と受電側コイル４１の軸線（螺旋の中心軸）とが一致または接近するように配置される。

図７のように、衝突により受電側コイル４１が変形する。つまり、フロントバンパー２の内部には受電側コイル４１が衝突吸収部材として配置されているので、衝突に伴い、フロントバンパー２が車体に対し接近するように変形すると、受電側コイル４１に力が加わり変形する。この変形時に衝撃が吸収される。
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

図８には、図３に代わる本実施形態のシステムの全体構成を示す。
図８において、受電側コイル２１には、車両衝突検出手段としての車両衝突検出回路２５が接続されている。車両衝突検出回路２５は、受電側コイル２１の入力インピーダンスの変化を検出して入力インピーダンスの変化が閾値以上になると車両衝突であることを検出して衝突検出信号を出力する。詳しくは、充電を行っていないときにおいて交流電流を受電側コイル２１に供給して受電側コイル２１の入力インピーダンスの変化の検出を行っている。

そして、車両衝突時に受電側コイル２１が潰れる（変形する）ことにより、受電側コイル２１の入力インピーダンスが変化するので、この入力インピーダンスの変化が閾値以上であれば車両衝突であると検出される。このように受電側コイル２１を衝突センサとして使用している。

この衝突検出信号を、例えば、歩行者保護のための起動動作に用いる。例えば、ボンネット（エンジンフード）の前端側を回動中心としてボンネットを所定開度回動させてボンネットとエンジン等との間に空間を確保してボンネットにより人の衝撃を吸収する。

このようにして、一つのコイルで充電機能と衝撃吸収機能と衝突検出機能を備えたものとすることができる。
より詳しくは、従来において、衝突検出をするには、衝突検出手段を別途設ける必要がある。これに対し、本実施形態では、衝突時の衝撃吸収材、衝突検出機能、充電機能を受電側コイル一つで実現することができる。つまり、衝突で受電側コイル２１が変形することで入力インピーダンスが変化するため衝突検出機能を兼ねることができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・第３の実施の形態における車両衝突検出回路２５を第２の実施形態に用いてもよい。
・受電側コイル２１，４１をフロントバンパーに代わりリアーバンパーに設けてもよい。また、フロントバンパー、リアーバンパーだけでなくサイドのモール、スポイラー、ミラー等の他の車両外装樹脂部品内に受電側コイルを設けてもよい。

・受電側コイル２１，４１は銅線の他の導体材料を用いて構成してもよい。

第１の実施形態における自動車の概略構成図。 第１の実施形態におけるフロントバンパー部分の概略縦断面図。 第１の実施形態におけるシステム構成図。 第１の実施形態におけるフロントバンパー部分の概略縦断面図。 第２の実施形態における自動車の概略構成図。 第２の実施形態におけるフロントバンパー部分の概略縦断面図。 第２の実施形態におけるフロントバンパー部分の概略縦断面図。 第３の実施形態におけるシステム構成図。

符号の説明

１…自動車、２…フロントバンパー、１１…送電側コイル、２１…受電側コイル、２５…車両衝突検出回路、３１…送電側コイル、４１…受電側コイル。

Claims (1)

1. 車体外部の共鳴用一次コイルからの電力を非接触で磁場共鳴して受電する共鳴用二次コイルを、車体の外装樹脂部品内に設けた自動車において、
   前記共鳴用二次コイルの入力インピーダンスの変化を検出して、当該入力インピーダンスの変化が閾値以上になると車両衝突であることを検出する車両衝突検出手段を備えたことを特徴とする自動車。

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