JP6322421B2 - 受電装置及びそれを備える給電システム - Google Patents

Description

本発明は、車両のドアに設けられ、車体から給電された電力を受電する受電装置、及び、この受電装置を備える給電システムに関する。

車両のドアにはパワーウインドウ装置が設けられており、ドアに設けられたスイッチを操作することでモータが駆動されてウインドウが開閉される。また、スライドドアには、自動開閉装置が設けられたものがあり、スライドドアのハンドルスイッチを操作することで、スライドドアに設けられたモータが駆動されてスライドドアが開閉される。

このような車両のドアにモータなどの電気機器を設けた構成では、車体とドアとの間にワイヤハーネスを配索して給電を行っていた。しかしながら、ワイヤハーネスを配索する手間がかかるため、車両への組み付けや交換などの作業性が悪いという問題があった。また、開閉に伴うワイヤハーネスの疲労、摩耗を考慮した設計が必要であるところ、これら疲労や摩耗の度合いの予測が困難であるため設計が難しく、安全マージンを多めに確保した構成になってしまうことがあった。そして、このような問題を解決する技術が特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示されている給電装置では、図４に示すように、一次コア８１３とこの一次コアに巻回された給電コイルである一次コイル８１４とを有する一次側の無接点コネクタ８０４を車体側に設け、二次コア８２４とこの二次コア８２４に巻回された受電コイルである二次コイル８２５とを有する二次側の無接点コネクタ８０５をドア側に設け、一次コイル８１４と二次コイル８２５との間に生じる電磁誘導作用により車体本体からドア体に非接触で給電する。このように特許文献１では、非接触給電を用いることにより、車体とドアとの間のワイヤハーネスを省略することができた。また、特許文献１では、非接触給電方式として電磁誘導方式を採用しているが、数メートル程度の比較的遠距離の非接触給電が可能な磁界共鳴方式を採用した構成も考えられる。

特開２００５−２４７０５３号公報

しかしながら、特許文献１では、二次側の無接点コネクタ８０５、即ち、二次コイル８２５をドアに内蔵して配置しているところ、ドアは、車内空間を確保するために極力薄くされていること、衝突時の衝撃に耐えうる剛性を確保するための補強材が内部に配置されていることなどから、ドア内の空間が非常に狭く、そのため、二次コイル８２５を配置する空間を確保することが困難であった。これにより、二次コイル８２５を大きくすることが困難であり、給電効率を高めることができないという問題があった。

本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、車体から給電された電力を受電する受電コイルをより大きくすることができる受電装置、及び、この受電装置を備える給電システムを提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、車両のドアに設けられ、磁界共鳴方式により前記車両の車体から非接触で給電された電力を受電する受電コイルを有する受電装置であって、前記受電コイルが、平面状に巻回されているとともに前記ドアの樹脂製の内装部材に配設され、前記受電コイルが、前記内装部材の周縁部に沿う環状に巻回されて当該周縁部に配置されていることを特徴とする受電装置である。ここで、「平面状に巻回」とは、１つの面内で巻回されることを意味し、その面は厳密に平面である必要はなく、曲面の場合を含む。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記受電コイルが、前記内装部材に一体成形されていることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、上記目的を達成するために、車両のドアに設けられ、受電コイルを有する受電部と、前記車両の車体に設けられ、前記受電コイルに非接触で給電する給電コイルを有する給電部と、を備えた磁界共鳴方式の給電システムであって、前記受電部が、請求項１又は２に記載の受電装置で構成されていることを特徴とする給電システムである。

請求項１、３に記載された発明によれば、磁界共鳴方式により車両の車体から非接触で給電された電力を受電する受電コイルが、平面状に巻回されているとともにドアの樹脂製の内装部材に配設されている。このようにしたことから、受電コイルを、ある程度の大きさの面積を有する樹脂製の内装部材に広げて配置することができ、そのため、受電コイルをドア内の空間に配置した構成に比べて、受電コイルをより大きくすることができる。

請求項２に記載された発明によれば、受電コイルが、ドアの内装部材に一体成形されている。このようにしたことから、例えば、インサート成形などにより受電コイルを樹脂製の内装部材に一体成形した構成とすることで、平面状の受電コイルを内装部材の表面に貼り付けた構成と比べて、受電コイルが内装部材からはがれてしまうことを抑制することができる。そのため、信頼性を高めることができる。

本発明の一実施形態の給電システムの概略構成を示す図である。 図１の給電システムの給電部が備える給電コイル及び受電部が備える受電コイルの配置を説明する斜視図である。 図１の給電システムの受電部が配置されたドアを車内側から見た図である。 従来の給電装置を説明する概略構成図である。

以下、本発明の一実施形態の給電システムについて、図１〜図３を参照して説明する。本実施形態の給電システムは、車両に搭載されており、磁界共鳴方式を用いて非接触で車両の車体からドアに電力を供給する。

図１は、本発明の一実施形態の給電システムの概略構成を示す図である。図２は、図１の給電システムの給電部が備える給電コイル及び受電部が備える受電コイルの配置を説明する車両の斜視図である。図３は、図１の給電システムの受電部が配置されたドアを車内側から見た図である。

図１に示すように、給電システム１は、車両Ｖの車体５（図２に示す）に配置される給電部としての給電装置２０と、車両Ｖのドア６（図２に示す）に配置される受電部としての受電装置３０と、を備えている。また、ドア６は、車両Ｖの車体５に取り付けられた金属製のドア本体６１と、ドア本体６１に上下移動可能に取り付けられた透明なガラス製の窓部材６２と、ドア本体６１の車内側に取り付けられ、ドアハンドル、肘掛け、ポケット、スピーカなどが設けられた樹脂製の内装部材６３と、を備えている。

給電装置２０は、高周波電源２１と、給電側コイルユニット２２と、給電側コンデンサ２３と、整合器２４と、制御部２５と、を備えている。

高周波電源２１は、例えば、車両Ｖに搭載されたバッテリを電源として高周波電力を生成して、給電側コイルユニット２２に供給している。この高周波電源２１により生成される高周波電力は、後述する給電コイル２２１及び受電コイル３１１の共振周波数と等しくなるように設けられている。

給電側コイルユニット２２は、高周波電源２１から高周波電力が供給される給電コイル２２１を備えている。この給電コイル２２１は、車体５の天井部分５ａを支える柱部分５ｂ（Ｂピラー）に、ドア６の内装部材６３に近接して配設されている。給電コイル２２１は、天井部分５ａに設けられていてもよい。給電側コイルユニット２２は、後述する受電側コイルユニット３１に非接触で給電する。

給電側コンデンサ２３は、給電コイル２２１と直列に接続され、給電コイル２２１と共に共振回路を形成している。給電側コンデンサ２３は、共振周波数を調整する。本実施形態では、給電側コンデンサ２３は、給電コイル２２１と直列接続されているが、並列接続されていてもよい。

整合器２４は、高周波電源２１と給電コイル２２１及び給電側コンデンサ２３からなる共振回路との間のインピーダンスを整合させるための回路である。

制御部２５は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを有する周知のマイクロコンピュータなどで構成され、給電装置２０全体の制御を司る。制御部２５が行う制御には、高周波電源２１のオンオフ制御を含む。

受電装置３０は、受電側コイルユニット３１と、受電側コンデンサ３２と、整流器３３と、を備えている。

受電側コイルユニット３１は、給電コイル２２１と磁界共鳴する受電コイル３１１を備えている。この受電コイル３１１は、平面状に巻回されており、図３に示すように、ドア６の内装部材６３に配置されている。本実施形態において、受電コイル３１１は、インサート成形によりドア６の内装部材６３に一体に成形されている。これ以外にも、受電コイル３１１を、巻回されたコイル材が樹脂フィルムに挟まれたシート状に形成して、ドア６の内装部材６３の内側面に貼り付けた構成などとしてもよい。また、受電コイル３１１は、内装部材６３の周縁部に概ね沿う環状に巻回されて当該周縁部に配置されている。受電側コイルユニット３１は、給電側コイルユニット２２から非接触で受電する。

受電側コンデンサ３２は、受電コイル３１１と直列に接続され、受電コイル３１１と共に共振回路を形成している。受電側コンデンサ３２は、共振周波数を調整する。本実施形態では、受電側コンデンサ３２は、受電コイル３１１と直列接続されているが、並列接続されていてもよい。

整流器３３は、受電側コイルユニット３１が受電した高周波電力を直流電力に変換する。この整流器３３には、例えば、ドア６に設けられた図示しないドアロックモータやパワーウインドウモータなどの負荷Ｌが接続される。

上述した給電システム１では、車両Ｖがイグニッションオン状態になると、給電装置２０の制御部２５が、高周波電源２１をオンして高周波電力を生成させ、当該高周波電力が給電コイル２２１に供給されると、給電コイル２２１と受電コイル３１１とが磁界共鳴して、受電コイル３１１が高周波電力を受電する。受電コイル３１１で受電された高周波電力は整流器３３で直流電力に変換されて、ドア６に設けられた負荷Ｌに供給される。

また、給電システム１とは別に、車体５及びドア６のそれぞれには図示しない電子制御ユニット（ＥＣＵ）が設けられており、これらＥＣＵ間で無線通信により各種制御信号を送受信する。例えば、ドア６のＥＣＵにおいて制御信号を受信すると、ドアロックモータを動作させてドアロック又はロック解除したり、パワーウインドウモータを動作させて、窓部材６２を上下移動させて窓を開閉したりする。

本実施形態の受電装置３０は、車両Ｖのドア６に設けられ、磁界共鳴方式により車両Ｖの車体５から非接触で給電された電力を受電する受電コイル３１１を有する。そして、受電コイル３１１が、平面状に巻回されているとともにドア６の樹脂製の内装部材６３に配設されている。

また、受電装置３０は、受電コイル３１１が、内装部材６３に一体成形されている。

また、本実施形態の給電システム１は、車両Ｖのドア６に設けられ、受電コイル３１１を有する上述した受電装置３０と、車両Ｖの車体５に設けられ、受電コイル３１１に非接触で給電する給電コイル２２１を有する上述した給電装置２０と、を備えている。

以上より、本実施形態によれば、磁界共鳴方式により車両Ｖの車体５から非接触で給電された電力を受電する受電コイル３１１が、平面状に巻回されているとともにドア６の樹脂製の内装部材６３に配設されている。このようにしたことから、受電コイル３１１を、ドア６の車内側に設けられ、ある程度の大きさの面積を有する樹脂製の内装部材６３に広げて配置することができ、そのため、受電コイル３１１をドア６内の空間に配置した構成に比べてより大きくすることができる。

また、受電コイル３１１が、ドア６の内装部材６３に一体成形されている。このようにしたことから、例えば、インサート成形などにより受電コイル３１１を樹脂製の内装部材６３に一体成形した構成とすることで、平面状の受電コイル３１１を内装部材６１の表面に貼り付けた構成と比べて、受電コイル３１１が内装部材６３からはがれてしまうことを抑制することができる。そのため、信頼性を高めることができる。

以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の受電装置及び給電システムは上記実施形態の構成に限定されるものではない。

例えば、上述した実施形態では、車体５に対して揺動可能に取り付けられた一般的なドア６に受電装置３０を設けた構成について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、スライドドアやリアゲート（即ち、ドアの一種）などに受電装置３０を設けた構成としてもよい。

上述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の受電装置及び給電システムの構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１ 給電システム
５ 車体
６ ドア
２０ 給電装置（給電部）
２１ 高周波電源
２２ 給電側コイルユニット
２３ 給電側コンデンサ
２４ 整合器
２５ 制御部
３０ 受電装置（受電部）
３１ 受電側コイルユニット
３２ 受電側コンデンサ
３３ 整流器
６１ ドア本体
６２ 窓部材
６３ 内装部材
２２１ 給電コイル
３１１ 受電コイル
Ｖ 車両

Claims (3)

1. 車両のドアに設けられ、磁界共鳴方式により前記車両の車体から非接触で給電された電力を受電する受電コイルを有する受電装置であって、
   前記受電コイルが、平面状に巻回されているとともに前記ドアの樹脂製の内装部材に配設され、
   前記受電コイルが、前記内装部材の周縁部に沿う環状に巻回されて当該周縁部に配置されていることを特徴とする受電装置。
2. 前記受電コイルが、前記内装部材に一体成形されていることを特徴とする請求項１に記載の受電装置。
3. 車両のドアに設けられ、受電コイルを有する受電部と、
   前記車両の車体に設けられ、前記受電コイルに非接触で給電する給電コイルを有する給電部と、を備えた磁界共鳴方式の給電システムであって、
   前記受電部が、請求項１又は２に記載の受電装置で構成されていることを特徴とする給電システム。

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