JP6339524B2 - 送電装置 - Google Patents

Description

本発明は、非接触で電力を送電装置から受電する受電装置を備える電力伝送システムに用いられる、その送電装置に関する。

非接触で電力を送受電する送電装置および受電装置を用いる電力伝送システムとして、特開２０１３−１５４８１５号公報（特許文献１）、特開２０１３−１４６１５４号公報（特許文献２）、特開２０１３−１４６１４８号公報（特許文献３）、特開２０１３−１１０８２２号公報（特許文献４）、特開２０１３−１２６３２７号公報（特許文献５）、特開２０１４−２３９１６８号公報（特許文献６）、および、特開２０１２−１７８５２９号公報（特許文献７）等が挙げられる。

たとえば、特許文献６に開示された送電装置は、非接触送電コイルを収納したケース内に複数の中空形状の補助部材が設けられ、蓋に荷重が加わった際にこの補助部材が蓋を支持することが開示されている。

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２０１４−２３９１６８号公報 特開２０１２−１７８５２９号公報

しかしながら、上記特許文献６に開示される構成では、補助部材の配置によっては、車両の車輪とケースとが接する箇所に補助部材が存在しない場合には、ケースの内部に収容される非接触の送電ユニットに損傷を及ぼす可能性がある。

この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、車両のタイヤが通過した場合であっても、ケースの内部に収容される非接触送電ユニットに損傷を与えることのない構成を備える、送電装置を提供することを目的とする。

この送電装置においては、受電装置に非接触で電力を伝送する送電装置であって、コアと、前記コアの周囲に配置されるコイルと、前記コイルに接続される電気機器と、前記コア、前記コイル、および、前記機器部品を収容する筐体と、前記筐体の内部に配置され、その平面が車両の前後方向と平行となるように配置される複数の板状支え部材と、を備え、車両の前後方向に対して交差する方向に沿った断面で見た場合に、隣接する前記板状支え部材の間隔は、前記車両のタイヤのトレッド幅以下の寸法に配置されている。

上記送電装置の構成によれば、タイヤが筐体を通過した場合に、タイヤと送電装置との接する領域には、少なくとも１か所には、板状支え部材が存在する。これにより、蓋体および中蓋の変形を抑制することができる。

この送電装置によれば、車両のタイヤが通過した場合であっても、筐体の内部に収容される非接触送電ユニットに損傷を与えることのない構成を備える、送電装置を提供する。

実施の形態における電力伝送システムを示す図である。 実施の形態における送電装置に用いられる筐体の構成を示す全体分解斜視図である。 実施の形態における送電装置に用いられる筐体のケース側の構成を示す斜視図である。 図２中のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。 図２中のＶ線矢視断面図である。

本発明に基づいた一例における実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。

以下に用いる各図において、図中の矢印Ｆの示す方向は、車両の前進方向および後進方向である車両前後方向を示し、図中の矢印Ｗの示す方向は、車両前後方向に対して直交する車両の左右方向である車両幅方向を示す。

（電力伝送システム１０００）
図１を参照して、非接触で電力を伝送する電力伝送システム１０００について説明する。電力伝送システム１０００は、電動車両１００に搭載される受電装置１０と、駐車場等の設備側に設置される送電装置５０とを備える。電動車両１００は、受電装置１０および車両本体１０５を含む。

（受電装置１０）
受電装置１０は、コイルユニット２００、および、コイルユニット２００により受電された電力を蓄える蓄電装置としてのバッテリ１５０との間に設けられる電気機器１１０を含む。コイルユニット２００は、コイル２５０および磁性体材料であるフェライトコア２６０を有する。本実施の形態では、コイル２５０としては、外観において略矩形の環状の形態を有する渦巻き型コイルを採用している。

電気機器１１０は、コンデンサ１２０、整流器１３０、および、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０等を有する。図示では、コイル２５０およびコンデンサ２２０は、直列接続されるが、これらは並列接続されてもよい。車両本体１０５は、電気機器１１０のＤＣ／ＤＣコンバータ１４０に接続されるバッテリ１５０、パワーコントロールユニット１６０、モータユニット１７０、および通信部１８０などを含む。

コイル２５０の巻数は、コイル２５０と後述のコイル４５０との間の距離、ならびにコイル２５０とコイル４５０との共鳴強度を示すＱ値（たとえばＱ≧１００）およびその結合度を示す結合係数（κ）などが大きくなるように適宜設定される。コイル２５０は、コンデンサ２２０を介して整流器１３０に接続される。整流器１３０は、コイルユニット２００から供給される交流電流を直流電流に変換し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０に供給する。

（送電装置５０）
送電装置５０は、コイルユニット４００と電気機器３００とを含む。コイルユニット４００は、コイル４５０および磁性体材料であるフェライトコア４６０を有する。本実施の形態では、コイル４５０としては、外観において略矩形の環状の形態を有する渦巻き型コイルを採用している。

電気機器３００は、コンデンサ４２０、高周波電力装置３１０、送電ＥＣＵ３２０、および通信部３２２を含む。外部の交流電源３３０とは、コンセントプラグ３４０等を用いて着脱可能に接続される。図示では、コイル４５０およびコンデンサ４２０は、直列接続されるが、これらは並列接続されてもよい。

高周波電力装置３１０は、交流電源３３０から受ける電力を高周波の電力に変換し、変換した高周波電力をコイル４５０へ供給する。コイル４５０は、コイルユニット２００のコイル２５０へ、電磁誘導により非接触で電力を送電する。

（筐体４１０の構成）
図２から図５を参照して、本実施の形態における送電装置５０を構成する筐体４１０の構成について詳細に説明する。図２は、送電装置に用いられる筐体の構成を示す全体分解斜視図、図３は、送電装置に用いられる筐体４１０のケース本体４１１側の構成を示す斜視図、図４は、図２中のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図、図５は、図２中のＶ線矢視断面図である。

図２および図３を参照して、送電装置５０を構成する筐体４１０は、底有のケース本体４１１と、ケース本体４１１の上面の開口を塞ぐ蓋体４３０と、中蓋４４０とを有している。蓋体４３０は、外蓋部材を構成し、中蓋４４０は内蓋部材を構成する。

本実施の形態の筐体４１０は平面視において矩形形状を有している。ケース本体４１１および中蓋４４０は、車両等の通過による荷重が加わることから、アルミ、銅等の金属材料が好ましく用いられる。一方、蓋体４３０は、電磁界を通過させる必要があることから、剛性特性に富んだ樹脂材料等が用いられる。

ケース本体４１１は、底面４１１ｂと、底面４１１ｂの周辺縁部において起立する側壁４１２とを含んでいる。側壁４１２は、車両前後方向（矢印Ｆ方向）に沿って配置される一対の第１側壁４１２ｆと、車両幅方向（矢印Ｗ方向）に沿って配置される一対の第２側壁４１２ｗとを有している。一方の第２側壁４１２ｗからは、先端にコンセントプラグ３４０が装着されるケーブル３５０が引き出されている。

ケース本体４１１の内部は、仕切壁４１３により、主としてコイル４５０およびフェライトコア４６０が配置されるコイル配置領域Ａ１と、主として電気機器３００が配置される機器配置領域Ａ２とに２分割されている。本実施の形態では、車両前後方向（矢印Ｆ方向）に沿って、コイル配置領域Ａ１と機器配置領域Ａ２とが配置されているが、車両幅方向（矢印Ｗ方向）に沿って、コイル配置領域Ａ１と機器配置領域Ａ２とが配置される場合もある。

ケース本体４１１の内部において、機器配置領域Ａ２には、その平面が車両の前後方向（矢印Ｆ方向）と平行となるように複数の板状支え部材４１４が設けられている。本実施の形態では、２枚の板状支え部材４１４が機器配置領域Ａ２に配置された状態を示しているが、設けられる板状支え部材４１４の数量は、筐体４１０の大きさに応じて適宜変更されるものである。

板状支え部材４１４の底面４１１ｂの表面からの高さＡは、機器配置領域Ａ２に収容される電気機器３００の底面４１１ｂの表面からの高さＢよりも高くなるように設けられている（図４参照）。板状支え部材４１４には、金属材料および樹脂材料のいずれも使用可能であるが、シールド効果および剛性効果を期待する場合には、ケース本体４１１と同一の金属材料を用いることが好ましい。板厚さ（ｔ：図４参照）は、約１ｍｍ〜約５ｍｍ程度である。

図４および図５を参照して、板状支え部材４１４は、板状の本体部４１４ａと上方側に凸となる凸状部４１４ｂとを有している。凸状部４１４ｂには、上方に向けて開放するＵ字形状の切欠き部４１４ｃが形成されている。中蓋４４０は、凸状部４１４ｂの上端縁部に沿う上方に凸形状の湾曲形状を有している。

車両の前後方向に対して交差する方向（矢印Ｗ方向）に沿った断面で見た場合に、隣接する板状支え部材４１４の間隔Ｃ１は、車両のタイヤ１００Ｔのトレッド幅ＴＷ以下の寸法となるように配置されている。ここで、タイヤ１００Ｔのトレッド幅ＴＷとは、タイヤ１００Ｔの接地する部分の幅を意味する。

このように、隣接する板状支え部材４１４の間隔Ｃ１を車両のタイヤ１００Ｔのトレッド幅ＴＷ以下の寸法となるように配置することで、タイヤ１００Ｔが筐体４１０を通過した場合に、タイヤ１００Ｔと送電装置５０との接する領域には、少なくとも１か所には、板状支え部材４１４が存在することとなる。これにより、蓋体４３０および中蓋４４０の変形を抑制することができる。その結果、機器配置領域Ａ２に配置される電気機器３００の保護の信頼性を向上させることができる。

より好ましくは、車両の前後方向（矢印Ｆ方向）と平行となるように配置される第１側壁４１２ｆに隣接する板状支え部材４１４と第１側壁４１２ｆとの間隔Ｃ２も、車両のタイヤ１００Ｔのトレッド幅ＴＷ以下の寸法となるように配置していることがより好ましい。

これにより、タイヤ１００Ｔが筐体４１０のどの位置に乗り上げた場合でも、タイヤ１００Ｔと送電装置５０との接する領域には、少なくとも１か所には、板状支え部材４１４または第１側壁４１２ｆが存在することとなる。これにより、蓋体４３０および中蓋４４０の変形をより適切に抑制することができる。その結果、機器配置領域Ａ２に配置される電気機器３００の保護の信頼性をより向上させることができる。

また、図５に示すように板状支え部材４１４の上端部が中蓋４４０の内側に当接し、さらに、中蓋４４０が蓋体４３０に接するように設けられている。これにより、電動車両１００の重量が板状支え部材４１４に直接加わるため、中蓋４４０および蓋体４３０の変形をより効果的に抑制することを可能とする。

本実施の形態では、板状支え部材４１４の一端が第２側壁４１２ｗに当接し、他端が仕切壁４１３に当接する構造を採用することにより、板状支え部材４１４の起立した状態をより安定させているが、必ずしも第２側壁４１２ｗおよび仕切壁４１３に当接していることが必須の構成ではない。両端とも壁等に当接していなくても、底面４１１ｂに対して倒れることなく起立する状態が確実に確保される状態で固定されていればよい。

本実施の形態では、コイル配置領域Ａ１に板状支え部材４１４を設ける構成を図示していないが、必要に応じて、コイル配置領域Ａ１に、隣接する板状支え部材４１４の間隔Ｃ１を車両のタイヤ１００Ｔのトレッド幅ＴＷ以下の寸法となるように、板状支え部材４１４を配置することも当然に可能である。具体的なコイル配置領域Ａ１への板状支え部材４１４の配置に関しては、コイル配置領域Ａ２と同様の考えに基づき板状支え部材４１４を配置することが可能である。

以上、実施の形態について説明したが、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。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許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。

１０ 受電装置、５０ 送電装置、１００ 電動車両、１００Ｔ タイヤ、１０５ 車両本体、１１０，３００ 電気機器、１２０，２２０，４２０ コンデンサ、１３０ 整流器、１４０ コンバータ、１５０ バッテリ、１６０ パワーコントロールユニット、１７０ モータユニット、１８０，３２２ 通信部、２００ コイルユニット、２５０，４５０ コイル、２６０，４６０ フェライトコア、３１０ 高周波電力装置、３３０ 交流電源、３４０ コンセントプラグ、３５０ ケーブル、４００ コイルユニット、４１０ 筐体、４１１ ケース本体、４１１ｂ 底面、４１２ 側壁、４１２ｆ 第１側壁、４１２ｗ 第２側壁、４１３ 仕切壁、４１４ 板状支え部材、４１４ａ 本体部、４１４ｂ 凸状部、４１４ｃ 切欠き部、４２０ コンデンサ、４３０ 蓋体、４４０ 中蓋、１０００ 電力伝送システム、Ａ１ コイル配置領域、Ａ２ 機器配置領域、ＴＷ トレッド幅。

Claims (3)

1. 受電装置に非接触で電力を伝送する送電装置であって、
   コアと、
   前記コアの周囲に配置されるコイルと、
   前記コイルに接続される電気機器と、
   前記コア、前記コイル、および、前記電気機器を収容する筐体と、
   前記筐体の内部に配置され、その平面が車両の前後方向と平行となるように配置される複数の板状支え部材と、
   を備え、
   車両の前後方向に対して交差する方向に沿った断面で見た場合に、隣接する前記板状支え部材の間隔は、前記車両のタイヤのトレッド幅以下の寸法に配置されており、
   前記筐体は、蓋部材を含み、
   前記蓋部材は、
   内蓋部材と外蓋部材とを有し、
   前記板状支え部材の上端部は前記内蓋部材に当接しており、
   前記板状支え部材は、上方に凸となる凸状部を有し、
   前記内蓋部材は、前記凸状部の上端縁部に沿う上方に凸状の湾曲形状を有している、送電装置。
2. 前記筐体は、車両の前後方向と平行となるように配置される側壁を含み、
   車両の前後方向に対して交差する方向に沿った断面で見た場合に、前記側壁に隣接する前記板状支え部材と前記側壁との間隔は、前記車両のタイヤのトレッド幅以下の寸法に設けられている、請求項１に記載の送電装置。
3. 隣接する前記板状支え部材の間には、前記電気機器が収容されている、請求項１または請求項２に記載の送電装置。

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