JP5857795B2

JP5857795B2 - 非接触充電器の取付構造

Info

Publication number: JP5857795B2
Application number: JP2012042141A
Authority: JP
Inventors: 成幸吉田; 今津　知也; 知也今津; 広志田中
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2032-02-28
Also published as: WO2012157320A1; JP2012254778A

Description

本発明は、受電コイルを有する非接触充電器の車輛への取付構造に関するものである。

電動車のバッテリを非接触充電するために地上側の給電コイルと電磁的に結合する受電コイルを、電動車の後部トランクの底面に貼り付けたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開平７−２２７００７号公報

上記の技術では、受電コイルが後方に向かって露出しているため、電動車の後退時に縁石等が受電コイルに接触するおそれがある。

本発明が解決しようとする課題は、非接触充電器を保護することができる非接触充電器の車輛への取付構造を提供することである。

本発明では、車幅方向に沿って延在する保護部材を、非接触充電器の後方に設けることで、上記課題を解決する。

本発明によれば、保護部材が非接触充電器の後方に位置しているので、車輌後退時にこの保護部材によって縁石等から非接触充電器を保護することができる。

図１Ａは、本発明の第１実施形態における非接触充電のための電気自動車の動作を説明するための図であり、電気自動車が給電ユニットに接近している様子を示す図である。図１Ｂは、本発明の第１実施形態における非接触充電のための電気自動車の動作を説明するための図であり、電気自動車が充電駐車位置で停止した状態を示す図である。図２は、本発明の第１実施形態における電気自動車の後部の断面図である。図３は、本発明の第１実施形態における電気自動車の後部を下方から見た斜視図である。図４は、本発明の第１実施形態における電気自動車の後部の底面図である。図５は、本発明の第１実施形態における取付ユニットを示す図であり、図３のV方向矢視図である。図６は、本発明の第２実施形態における電気自動車の後部の断面図である。図７は、本発明の第２実施形態における取付ユニットの動作を説明するための図である。図８は、本発明の第３実施形態における電気自動車の後部の断面図である。図９は、本発明の第３実施形態における取付ユニットの動作を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜＜第１実施形態＞＞
図１Ａ及び図１Ｂは非接触充電のための電気自動車の動作を説明するための図である。

本実施形態における電気自動車（ＥＶ）１は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、走行用の電動モータに電力供給するバッテリを充電するために、受電コイル１１を有する受電ユニット１０を備えている。この受電ユニット１０は、電気自動車１の後部に取り付けられている。

一方、同図に示すように、地上側には、給電コイル５１を有する給電ユニット５０が設置されており、電磁誘導や電磁場共鳴等によって受電コイル１１と給電コイル５１とを電磁的に結合することで、バッテリを非接触で充電する。

実際にバッテリを充電する場合には、図１Ａに示すように、先ず、給電ユニット５０が設置されている充電駐車位置に電気自動車１を後退させて、受電ユニット１０を給電ユニット５０に接近させる。そして、図１Ｂに示すように、受電ユニット１０が給電ユニット５０に対向する位置に達したら、電気自動車１を停止させて充電を開始する。

以下に、本実施形態における受電ユニット１０の電気自動車１への取付構造について、図２〜図５を参照しながら説明する。

図２は本実施形態における電気自動車の後部の断面図、図３は本実施形態における電気自動車の後部の下方から見た斜視図、図４は本実施形態における電気自動車の後部の底面図、及び図５は本実施形態における取付ユニットを示す図である。なお、図３では、取付ユニット２０の構造の理解を容易にするために、受電ユニット１０を破線で示している。

本実施形態では、図２〜図４に示すように、受電ユニット１０は、取付ユニット２０を介して電気自動車１のフロアパネル２に取り付けられている。この取付ユニット２０は、一対の支持部材３０と、保護部材４０と、から構成されている。

それぞれの支持部材３０は、平面視において電気自動車１の前後方向に延在する角筒の棒状部材であり、例えば、アルミニウム、鉄、ニッケル、又はそれらのうちの少なくとも一つを含む合金等から構成されている。

この支持部材３０は、第１の固定部３１と、第１の支持部３２と、第１の屈曲部３３と、を有している。この支持部材３０は、第１の固定部３１でボルト締結等によってフロアパネル２に固定されている。

一方、この支持部材３０の第１の支持部３２には、受電ユニット１０がボルト締結等によって固定されている。このように、本実施形態では、支持部材３０を介して受電ユニット１０をフロアパネル２に取り付けるので、電気自動車１の車高に依存することなく、支持部材３０の高さによって、受電コイル２１と給電コイル５１との間の距離を設定することができる。

しかも、本実施形態では、受電ユニット１０とフロアパネル２との間に一つの部材を介在させるだけであるので、簡単且つ低コストで送電効率の向上を図ることができる。また、既存の電気自動車に対しても、非接触充電用の受電ユニット１０を簡単に後付けすることもできる。

この際、本実施形態では、特に図２に示すように、当該受電ユニット１０の背面１２（同図における上面）が第１の支持部３２の下面３２１と接触するように、受電ユニット１０が第１の支持部３２に取り付けられている。

このため、受電ユニット１０の受電面１３（受電ユニット１０において給電ユニット５０と対向することとなる面。図１Ｂ参照。）が下方に向かって常に露出しており、受電ユニット１０と給電ユニット５０との間に支持部材３０が介在することがない。そのため、本実施形態では、非接触充電時に受電コイル１１と給電コイル５１との間に形成される磁束が、支持部材３０によって妨げてられてしまうことがない。

また、特に図４に示すように、この第１の支持部３２は、電気自動車１の一対の後輪４の間に設けられているので、この第１の支持部３２に固定された受電ユニット１０の受電コイル１１も、後輪４の間に位置している。一般的に、後輪４のホイールは、アルミニウム等の透磁率の低く且つ導電率の高い材料から構成されている。本実施形態では、こうした後輪４のホイールに受電コイル１１が挟まれているので、非接触充電時に受電コイル１１と給電コイル５１との間に形成される磁束が側方に漏洩するのを抑制することができる。

また、支持部材３０が棒状の部材で構成されているので、受電ユニット１０の背面１２を露出させることができる。このため、受電ユニット１０を効率的に冷却することができる。

さらに、この第１の支持部３２の下面３２１にはノッチ３４が形成されている。このノッチ３４は、電気自動車１の車幅方向に平行に延在しており、特に図４に示すように、平面視において受電コイル１１の略中央に対応するように形成されている。

例えば、電気自動車１の後退時に取付ユニット２０に縁石等が接触した場合には、このノッチ３４を起点として、受電ユニット１０自体が折れ曲がるので、電気自動車１の他の部品（例えば、受電ユニット１０に接続されたハーネスやバッテリ等）の損傷を抑制することができる。

この際、ノッチ３４を支持部材３０の下面３２１に形成しておくことで、受電ユニット１０をフロアパネル２側に折り曲げることができ、折れ曲がった受電ユニット１０が地面に接触するのを防止することができる。

また、支持部材３０を棒状部材で構成しているので、板状部材と比較して、受電ユニット１０と共に支持部材３０も折り曲げやすくなっている。

また、受電コイル１１が放射状に配置されたフェライトを有している場合であっても、ノッチ３４を受電コイル１１の略中央に対応するように形成しているので、当該フェライトに邪魔されることなく受電コイル１１を折り曲げることが可能となっている。

支持部材３０において、第１の固定部３１と第１の支持部３２とは第１の屈曲部３３を介して繋がっている。第１の固定部３１及び第１の支持部３２がフロアパネル２の平面方向に対してほぼ平行に延在しているのに対し、この第１の屈曲部３３は、フロアパネル２２の法線方向（すなわち鉛直方向）に延在しており、第１の固定部３１と第１の支持部３２との間に略階段状の段差を形成している。

このため、受電ユニット１０は支持部材３０によってフロアパネル２から離れた状態で保持されており、受電ユニット１０の背面１２とフロアパネル２の下面との間には空間３が形成されている。

本実施形態では、受電ユニット１０とフロアパネル２との間に形成されたこの空間３に風が通ることで、受電ユニット１０が効率的に冷却される。

また、空間３を受電ユニット１０とフロアパネル２との間に形成することによって、例えば、電気自動車１の後退時に取付ユニット２０に縁石等が接触した場合や脱輪時にフロアパネル２の破損を防止することもできる。

一方、取付ユニット２０の保護部材４０は、平面視において電気自動車１の車幅方向に延在する角筒の棒状部材であり、例えば、アルミニウム、又はアルミニウムを含む合金等から構成されている。

保護部材４０をこうした透磁率が低く且つ導電率の高い材料で構成することで、非接触充電時に受電コイル１１と給電コイル５１との間に形成される磁束が後方に漏洩するのを抑制することができる。

この保護部材４０は、図３及び図５に示すように、第２の支持部４１と、第２の固定部４２と、第２の屈曲部４３と、を有している。

第２の支持部４１の上面４１１には、支持部材３０の第１の支持部３２の後端がボルト締結等によって固定されており（すなわち、保護部材４０は支持部材３０の下面３２１に固定されており）、保護部材４０は、支持部材３０の後端を支持している。この第２の支持部４１の両端には、第２の屈曲部４３を介して第２の固定部４２が繋がっており、保護部材４０は第２の固定部４２でフロアパネル２にボルト締結等によって固定されている。

本実施形態では、図２〜図４に示すように、保護部材４０が受電ユニット１０の後方に設けられている。このため、電気自動車１の後退時に保護部材４０によって縁石等から受電ユニット１０を保護することができる。

また、本実施形態では、保護部材４０が、受電ユニット１０を支持している支持部材３０より下方に位置している。このため、電気自動車１の後退時や脱輪時に保護部材４０によって縁石等から受電ユニット１０を保護することができる。

また、図２に示すように、保護部材４０の第２の支持部４１の下面４１２は、受電ユニット１０の下面１３（すなわち受電面１３）よりも下方に位置している。このため、電気自動車１の後退時や脱輪時に保護部材４０によって縁石等から受電ユニット１０を保護することができる。

さらに、図５に示すように、第２の支持部４１及び第２の固定部４２は、フロアパネル２の平面方向にほぼ平行となっているのに対し、第２の屈曲部４３は、フロアパネル２の法線方向（すなわち電気自動車１の上下方向）に対して傾斜している。このように第２の屈曲部４３を傾斜させることで保護部材４０の剛性が低くなるので、例えば、縁石との接触時や脱輪時に取付ユニット２０に加わる荷重を保護部材４０によって効率的に吸収することができる。

以上のように、本実施形態では、保護部材４０を受電ユニット１０の後方に位置させることで、電気自動車１の後退時に保護部材４０によって縁石等から受電ユニット１０を保護することができる。

また、本実施形態では、保護部材４０が透磁率が低く且つ導電率の高い材料で構成されているので、非接触充電時に受電コイル１１と給電コイル５１との間に形成される磁束が後方に漏洩するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、第２の屈曲部４３を傾斜させることで、保護部材４０の剛性を弱くしているので、縁石との接触時や脱輪時に取付ユニット２０に加わる荷重を保護部材４０で吸収することができる。

さらに、本実施形態では、保護部材４０の第２の支持部４１の下面４１２が、受電入ニット１０の受電面１３よりも下方に位置しているので、電気自動車１の後退時や脱輪時に保護部材４０によって縁石等から受電ユニット１０を保護することができる。

＜＜第２実施形態＞＞
図６は本発明の第２実施形態における電気自動車の後部の断面図、図７は本発明の第２実施形態における取付ユニットの動作を説明するための図である。

本実施形態では、取付ユニット２０Ｂの構成が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は、第１実施形態と同様である。以下に、第２実施形態について第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成である部分については同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態における取付ユニット２０Ｂは、第１実施形態と同様に、図６に示すように、一対の支持部材３０Ｂと、保護部材４０Ｂと、から構成されている。

支持部材３０Ｂは、第１実施形態と同様に、第１の固定部３１と、第１の支持部３２と、第１の屈曲部３３と、を有しているが、第１の支持部３２と第１の屈曲部３３との間にヒンジ部３５が介在している点で第１実施形態と相違している。

このヒンジ部３５によって、第１の支持部３２が電気自動車１の車幅方向を中心として回動可能となっている。このため、例えば、図７に示すように、取付ユニット２０Ｂに縁石６０が接触すると、保護部材４０Ｂの動作に伴って、受電ユニット１０が固定された第１の支持部３２が、ヒンジ部３５を中心として上方向に回動する。これにより、取付ユニット２０Ｂへの縁石６０の接触に伴う支持部材３０の損傷が抑制されている。

一方、本実施形態における保護部材４０Ｂは、第２の支持部４１と、第２の固定部４２と、を有している点で第１実施形態と同様であるが、本実施形態では、第２の屈曲部４３に代えて、弾性体４４が第２の支持部４１と第２の固定部４２との間に介在している点で第１実施形態と相違する。

この弾性体４４は、例えばバネやゴム等から構成されており、電気自動車１の上下方向に沿って弾性変形可能となっている。このような弾性体４４を第２の支持部４１と第２の固定部４２との間に介在させることで、例えば、図７に示すように、電気自動車１の後退時に取付ユニット２０Ｂに縁石６０が接触した場合に、保護部材４０Ｂに加わる荷重を弾性体４４で効率的に吸収することができる。

また、本実施形態では、図６に示すように、保護部材４０Ｂの第２の支持部４１の前面４１３と後面４１４が、いずれも電気自動車１の上下方向に対して傾斜している点で第１実施形態と相違する。

保護部材４０Ｂの第２の支持部４１の後面４１４が傾斜していることで、例えば、図７に示すように、縁石６０から保護部材４０Ｂに加わる荷重を、弾性体４４に向けることができる。

また、特に図示しないが、縁石が凹部を有する場合に当該凹部に保護部材が引っ掛かると、保護部材が凹部から抜けなくなるおそれがある。これに対し、保護部材４０Ｂの第２の支持部４１の前面４１３が傾斜しているので、保護部材４０Ｂが凹部に引っ掛かってしまうのを防止することができる。

以上のように、本実施形態では、第１実施形態と同様に、保護部材４０Ｂを受電ユニット１０の後方に位置させることで、電気自動車１の後退時に保護部材４０Ｂによって縁石等から受電ユニット１０を保護することができる。

また、本実施形態では、第１実施形態と同様に、保護部材４０Ｂが、透磁率が低く且つ導電率の高い材料で構成されているので、非接触充電時に受電コイル１１と給電コイル５１との間に形成される磁束が後方に漏洩するのを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、第１実施形態と同様に、保護部材４０Ｂの第２の支持部４１の下面４１２が、受電入ニット１０の受電面１３よりも下方に位置しているので、電気自動車１の後退時や脱輪時に保護部材４０によって縁石等から受電ユニット１０を保護することができる。

＜＜第３実施形態＞＞
図８は本発明の第３実施形態における電気自動車の後部の断面図、図９は本発明の第３実施形態における取付ユニットの動作を説明するための図である。

本実施形態では、取付ユニット２０Ｃの構成が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は、第１実施形態と同様である。以下に、第３実施形態について第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成である部分については同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態における取付ユニット２０Ｃは、第１実施形態と同様に、図８に示すように、一対の支持部材３０Ｃと、保護部材４０Ｃと、から構成されている。

支持部材３０Ｃは、第１実施形態と同様に、第１の固定部３１と、第１の支持部３２と、第１の屈曲部３３と、を有しているが、第１の支持部３２と第１の屈曲部３３との間にヒンジ部３５が介在している点で第１実施形態と相違している。なお、ヒンジ部３５の構成は、第２実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。

一方、本実施形態における保護部材４０Ｃは、第２の支持部４１と、第２の固定部４２と、を有している点で第１実施形態と同様であるが、本実施形態では、第２の屈曲部４３に代えて、リンク機構４５が第２の支持部４１と第２の固定部４２との間に介在している点で第１実施形態と相違する。

このリンク機構４５は、２つのリンク４５１〜４５２と、３つの関節４５３〜４５５と、を備えている。第１のリンク４５１は、その上端でフロアパネル２に第１の関節４５３を介して回転可能に連結されている。また、第２のリンク４５２も、その下端で支持部材３０の第１の支持部３２の後端に第３の関節４５５を介して回転可能に連結されている。そして、これら第１及び第２のリンク４５１，４５２は、第２の関節４５４を介して回転可能に相互に連結されている。このリンク機構４５は、２つのリンク４５１，４５２が第２の関節４５４で折れ曲がることにより、電気自動車１の上下方向に伸縮することが可能となっている。

例えば、図９に示すように、電気自動車１の後退時に、取付ユニット２０Ｃに縁石６０が接触すると、傾斜した後面４１４が縁石６０に押されることで保護部材４０Ｃが上昇する。この保護部材４０Ｃの上昇に伴って、リンク機構４５が第２の関節４５４で折れ曲がると共に、受電ユニット１０が固定された第１の支持部３２が、ヒンジ部３５を中心として上方向に回動する。

以上のように、本実施形態では、第１実施形態と同様に、保護部材４０Ｃを受電ユニット１０の後方に位置させることで、電気自動車１の後退時に保護部材４０Ｃによって縁石等から受電ユニット１０を保護することができる。

また、本実施形態では、第１実施形態と同様に、保護部材４０Ｃが、透磁率が低く且つ導電率の高い材料で構成されているので、非接触充電時に受電コイル１１と給電コイル５１との間に形成される磁束が後方に漏洩するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、保護部材４０Ｃにおいて第２の支持部４１と第２の固定部４２との間にリンク機構４５を介在させることで、例えば、取付ユニット２０Ｃへの縁石６０の接触時に、保護部材４０Ｃに加わる荷重をリンク機構４５で効率的に吸収することができる。

また、本実施形態では、第２実施形態と同様に、ヒンジ部３５によって第１の支持部３２を回動させることが可能となっているので、取付ユニット２０Ｃへの縁石６０の接触に伴う支持部材３０Ｃの損傷を抑制することが可能となっている。

また、本実施形態では、第２実施形態と同様に、保護部材４０Ｃの後面４１４が傾斜しているので、縁石６０から保護部材４０Ｃに加わる荷重をリンク機構４５に向けることができる。

また、本実施形態では、第２実施形態と同様に、保護部材４０Ｃの前面４１３が傾斜していることで、保護部材４０Ｃが縁石の凹部と引っ掛かってしまうのを防止することができる。

さらに、本実施形態では、第１実施形態と同様に、保護部材４０Ｃの第２の支持部４１の下面４１２が、受電入ニット１０の受電面１３よりも下方に位置しているので、電気自動車１の後退時や脱輪時に保護部材４０Ｃによって縁石等から受電ユニット１０を保護することができる。

以上に説明した実施形態における電気自動車１が本発明における車輌の一例に相当し、本実施形態における受電ユニット１０が本発明における非接触充電器の一例に相当し、本実施形態における第２の支持部４１が本発明における本体部の一例に相当し、本実施形態における第２の屈曲部４３、弾性体４４、又はリンク機構４５が本発明における連結部の一例に相当する。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１…電気自動車
２…フロアパネル
３…空間
４…後輪
１０…受電ユニット
１１…受電コイル
１２…背面
１３…受電面
２０，２０Ｂ，２０Ｃ…取付ユニット
３０，３０Ｂ，３０Ｃ…支持部材
３１…第１の固定部
３２…第１の支持部
３２１…下面
３３…第１の屈曲部
３４…ノッチ
３５…ヒンジ部
４０，４０Ｂ，４０Ｃ…保護部材
４１…第２の支持部
４１１…上面
４１２…下面
４１３…前面
４１４…後面
４２…第２の固定部
４３…第２の屈曲部
４４…弾性体
４５…リンク機構
４５１〜４５２…第１〜第２のリンク
４５３〜４５５…第１〜第３の関節
５０…給電ユニット
５１…給電コイル
６０…縁石

Claims

受電コイルを有する非接触充電器の車輛への取付構造であって、
前記車輛の車幅方向に沿って延在し、前記非接触充電器の後方に設けられた保護部材を備え、
前記保護部材は、
前記車輛のフロアパネルに固定される固定部と、
前記車輛のフロアパネルから離れた本体部と、
前記固定部と前記本体部とを連結する連結部と、を有し、
前記連結部は、前記車輛の上下方向に対して傾斜していることを特徴とする非接触充電器の取付構造。
受電コイルを有する非接触充電器の車輛への取付構造であって、
前記車輛の車幅方向に沿って延在し、前記非接触充電器の後方に設けられた保護部材を備え、
前記保護部材は、
前記車輛のフロアパネルに固定される固定部と、
前記車輛のフロアパネルから離れた本体部と、
前記固定部と前記本体部とを連結する連結部と、を有し、
前記連結部は、前記車輛の上下方向に弾性変形可能な弾性体から構成されていることを特徴とする非接触充電器の取付構造。
受電コイルを有する非接触充電器の車輛への取付構造であって、
前記車輛の車幅方向に沿って延在し、前記非接触充電器の後方に設けられた保護部材を備え、
前記保護部材は、
前記車輛のフロアパネルに固定される固定部と、
前記車輛のフロアパネルから離れた本体部と、
前記固定部と前記本体部とを連結する連結部と、を有し、
前記連結部は、前記車輛の上下方向に伸縮可能なリンク機構を有することを特徴とする非接触充電器の取付構造。
請求項２又は３に記載の非接触充電器の取付構造であって、
前記車輛の前後方向に延在し、前記車輛のフロアパネルに固定されていると共に、前記前記非接触充電器が取り付けられた支持部材を備え、
前記支持部材は、
前記非接触充電器が固定される支持部と、
前記車輛の車幅方向を中心として前記支持部を回動させるヒンジ部と、を有することを特徴とする非接触充電器の取付構造。
請求項２〜４の何れかに記載の非接触充電器の取付構造であって、
前記保護部材の前記本体部の前面又は後面の少なくとも一方は、前記車輛の上下方向に対して傾斜していることを特徴とする非接触充電器の取付構造。
請求項１〜５の何れかに記載の非接触充電器の取付構造であって、
前記保護部材は、アルミニウム、又はアルミニウムを含む合金から構成されていることを特徴とする非接触充電器の取付構造。
請求項１〜６の何れかに記載の非接触充電器の取付構造であって、
前記保護部材の前記本体部の下面は、前記非接触充電器の受電面よりも下方に位置していることを特徴とする非接触充電器の取付構造。