JP7003651B2

JP7003651B2 - 車両

Info

Publication number: JP7003651B2
Application number: JP2017251618A
Authority: JP
Inventors: 浩章湯浅
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2037-12-27
Also published as: CN109969004B; CN109969004A; EP3505426B1; KR20190079490A; BR102018072982A2; RU2693775C1; EP3505426A1; JP2019118206A; KR102174544B1; US11070084B2; US20190199133A1

Description

本開示は、車両に関する。

従来から車両に搭載されたバッテリを充電するための非接触充電システムについて各種提案されている。たとえば、特許６１２６０１３号明細書に記載された非接触充電システムは、受電装置を含む車両と、受電装置に非接触で電力を送電する送電装置とを備える。受電装置は、車両の後方に設けられている。

特許６１２６０１３号特開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

上記の車両において、受電装置が送電装置から電力を受電する際には、受電装置の周囲に電磁界が形成される。上記の従来の車両においては、受電装置は車両の後方に設けられており、受電装置は、リヤフロアパネルの下面に設けられている。リヤフロアパネルは、一般的に鉄などの金属材料が採用されており、リヤフロアパネルに磁束が入射すると、渦電流によりリヤフロアパネルが高温になり易い。

受電装置を車両の前方側に配置した場合には、受電装置の近傍にエンジンコンパートメントが位置することになる。エンジンコンパートメントには、サスペンションメンバーや各種の搭載機器が配置されている。サスペンションメンバーや各種の搭載機器に磁束が入射すると、サスペンションメンバーなどが高温になるおそれがある。

また、受電装置は、車両底面から下方に突出した状態で搭載されるため、受電装置によって、車両底面側の空気の流れが乱され易い。

本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、受電装置が搭載された車両において、車両に搭載された部材や機器や温度が上昇することを抑制することができると共に、車両底面側の空気の流れが乱されることを抑制することができる車両を提供することである。

本開示に係る車両は、車両の底面に配置され、車両の底面側を流れる空気の流れを整流する少なくとも１つの整流板を含むアンダーカバーと、整流板の下面に設けられ、車両外部に設けられた送電装置から非接触で電力を受電する受電装置とを備え、整流板は、鉄よりも電気抵抗が低い金属材料によって形成された。

上記の車両によれば、整流板によって、受電時に受電装置の周囲に形成される電磁界が車両側に入射することを抑制することができる。また、アンダーカバーによって車両下面側の空気の流れが乱されることを抑制することができる。さらに、整流板に磁束が入射しても、整流板の電気抵抗が低いため、整流板の温度が上昇することを抑制することができる。

上記アンダーカバーは、第１整流板と、第２整流板とを含み、受電装置は、第１整流板の下面に設けられており、第１整流板の剛性は、第２整流板の剛性よりも高い。

上記車両によれば、剛性の高い第１整流板に受電装置が設けられているため、走行中に生じる振動などによって、受電装置が振動するなどの弊害を抑制することができる。

上記車両は、第１整流板の下面に設けられた樹脂部材をさらに備え、受電装置は、コイルユニットと、コイルユニットに対して車幅方向に隣り合うように設けられた機器ユニットとを含み、樹脂部材は、コイルユニットに対して機器ユニットと反対側に設けられた。

上記の車両によれば、樹脂部材によって、受電装置の周囲が平坦面状となり、受電装置の下面側を通る空気の流れが乱れることを抑制することができる。さらに、樹脂部材は、磁束の流れを阻害しないため、受電時における受電効率の低下を抑制することができる。

上記車両によれば、搭乗空間およびエンジンコンパートメントが形成された車両本体を含み、アンダーカバーはエンジンコンパートメントの下方に配置された。

上記のアンダーカバーによれば、エンジンコンパートメントから車両下面側に流れ込む空気の流れが生じることを抑制することができ、走行中における車両下面側の空気の流れが乱れることを抑制することができる。

本開示に係る車両によれば、受電装置が搭載された車両において、車両に搭載された部材や機器や温度が上昇することを抑制することができると共に、車両底面側の空気の流れが乱されることを抑制することができる。

車両１を模式的に示す側面図である。車両１の底面を示す底面図である。整流板２５，２６を示す平面図である。整流板２５，２６を示す斜視図である。整流板２５，２６およびサスペンションメンバー１６を上方から平面視したときの平面図である。整流板２６および受電装置７を示す側面図である。第１変形例に係る車両１Ａを示す底面図である。第２変形例に係る車両１Ｂを示す底面図である。第３変形例を示す底面図である。第４変形例を示す断面図である。

図１から図１０を用いて、本実施の形態に係る車両１について説明する。図１から図１０に示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、車両１を模式的に示す側面図である。車両１は、車両本体２と、前輪３と、後輪４と、バッテリ５と、駆動装置６と、受電装置７とを備える。

前輪３は車両１の前後方向の中央よりも前方に設けられており、後輪４は車両１の前後方向の中央よりも後方に設けられている。

駆動装置６は、たとえば、回転電機と、ＰＣＵ（power control unit）とを含む。ＰＣＵは、インバータおよびコンバータを含む。ＰＣＵは、バッテリ５から供給される直流電力を昇圧し、さらに、交流電力に変換して、回転電機に供給する。回転電機は、供給された交流電力によって駆動して、駆動輪である前輪３を回転させる。なお、回転電機は、発電機としても機能する。

受電装置７は、車両１の底面側に設けられている。受電装置７は、車両１の外部に設けられた送電装置８から非接触で電力を受電可能に構成されている。送電装置８は、電源９に接続されている。

車両本体２内には、搭乗空間１１と、エンジンコンパートメント１２と、ラゲッジルーム１３とが形成されている。

搭乗空間１１は、運転手や乗員が搭乗する空間である。搭乗空間１１内には、フロントシートやリヤシートなどが設けられている。エンジンコンパートメント１２は、搭乗空間１１の前方側に形成されている。エンジンコンパートメント１２内には、駆動装置６が収容されている。ラゲッジルーム１３は、搭乗空間１１の後方側に形成されている。ラゲッジルーム１３内には、たとえば、荷物などが収容される。

図２は、車両１の底面を示す底面図である。車両本体２は、フレーム１４と、アンダーカバー１５と、サスペンションメンバーとを含む。

フレーム１４は、サイドメンバー２０Ｌ，２０Ｒと、フロアパネル２１と、図示しないクロスメンバーとを含む。サイドメンバー２０Ｌ，２０Ｒは、車両１の車幅方向に間隔をあけて配置されている。サイドメンバー２０Ｌ，２０Ｒは、いずれも、車両１の前後方向に延びるように形成されている。フロアパネル２１はサイドメンバー２０Ｌ，２０Ｒの上面に設けられており、フロアパネル２１は、鉄や鉄合金によって形成されている。

フロアパネル２１は、ラゲッジルーム１３の下面および搭乗空間１１の下面を形成する。バッテリ５は、フロアパネル２１の下面に設けられている。

図１に示すように、フロアパネル２１の前端部には、区画壁２２が形成されており、区画壁２２は、エンジンコンパートメント１２および搭乗空間１１を区画する。このように、フロアパネル２１はエンジンコンパートメント１２の下面に達していない。

図２に戻って、エンジンコンパートメント１２の下方には、アンダーカバー１５が設けられている。アンダーカバー１５は、整流板２４と、整流板２５と、整流板２６とを含む。整流板２５，２６は、鉄よりも電気抵抗の低い金属材料によって形成されている。具体的には、整流板２５，２６は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銀、金、亜鉛、黄銅のいずれか、または、これらの合金によって形成されている。整流板２４は、樹脂で形成してもよく、また、鉄よりも電気抵抗の低い金属で形成してもよい。

整流板２４は、整流板２４，２５，２６のうち最も、車両１の前側に位置している。整流板２４は、車両１の車幅方向に延びるように形成されている。整流板２４の右端部は、右側の前輪３の前方に位置しており、整流板２４の左端部は左側の前輪３の前方に位置している。なお、整流板２４は、車両１の前端部から後端部に向かうにつれて、下方に向かうように傾斜しており、整流板２４の下面は、平坦面状の傾斜面である。

整流板２５は、整流板２４の後方側に配置されている。整流板２５は、左右に配列する一対の前輪３の間に配置されている。整流板２５の左右の各端部は、左右の前輪３の近傍に位置している。

整流板２６は、整流板２５の後方側に位置している。車両１の車幅方向における整流板２６の長さは、整流板２５の長さと同一または実質的に同じである。

ここで、アンダーカバー１５および駆動装置６を下方から平面視すると、駆動装置６はアンダーカバー１５の上面に配置されており、駆動装置６の下面はアンダーカバー１５によって覆われている。この図２に示す例においては、整流板２５によって駆動装置６の下面は覆われている。

受電装置７は、整流板２６の下面に設けられている。受電装置７は、コイルユニット３０と、機器ユニット３１とを含む。

コイルユニット３０は、受電コイル３２と、ケース３３とを含む。受電コイル３２は、上下方向に延びる巻回軸Ｏ１の周囲を取り囲むようにコイル線を取り囲むように形成されている。ケース３３は、たとえば、樹脂などによって形成されている。コイルユニット３０は、車両１の車幅方向の中央に配置されている。具体的には、車両１の車幅方向の中央を通る仮想線を仮想線Ｌ１としたときに、車両１の下方から車両１を平面視すると、受電コイル３２と仮想線Ｌ１とが重なり合うように、受電装置７が配置されている。さらに、具体的には、車両１を下方から視たときに、巻回軸Ｏ１と仮想線Ｌ１とが重なり合うように、受電装置７が配置されている。

機器ユニット３１は、複数の機器３４と、ケース３５とを含む。複数の機器３４には、整流器やフィルタなどを含む。ケース３５は、下面側に配置された金属製カバーと、この金属製カバーの上面に配置された樹脂製のケース本体とを含む。

機器ユニット３１は、コイルユニット３０に対して車両１の車幅方向に隣り合う位置に配置されている。具体的には、機器ユニット３１は、コイルユニット３０に対して車両１の左側に隣り合う位置に設けられている。

図３は、整流板２５，２６を示す平面図であり、図４は、整流板２５，２６を示す斜視図である。整流板２６，２５の下面は略水平方向に延びており、整流板２６には、保護部材４０，４１が設けられている。保護部材４０，４１は、受電装置７に対して前後方向に隣り合う位置に配置されている。保護部材４０，４１は、車両１の車幅方向に延びるように形成されている。

保護部材４０，４１は、整流板２６の下面から下方に突出するように設けられており、上下方向において、保護部材４０，４１の下端部は、受電装置７の下面と略同じ位置に位置している。

整流板２６のうち、コイルユニット３０に対して機器ユニット３１と反対側に位置する部分には、平板状の樹脂部材４６が配置されている。上下方向において、樹脂部材４６の下面は、受電装置７の下面と略一致している。このため、樹脂部材４６の下面と、受電装置７の下面とによって、平坦面が形成されている。

図５は、整流板２５，２６およびサスペンションメンバー１６を上方から平面視したときの平面図である。サスペンションメンバー１６は、整流板２６の上面に設けられている。サスペンションメンバー１６は、鉄などの金属材料によって形成されている。整流板２５および整流板２６は、サスペンションメンバー１６に固定されている。

この図５に示すように、上方からサスペンションメンバー１６と、整流板２６，２５とを平面視すると、サスペンションメンバー１６は、整流板２５，２６によって覆われている。

図６は、整流板２６および受電装置７を示す側面図である。整流板２６の上面には補強板２７が取付けられている。補強板２７には、車両１の車幅方向に延びる複数のリブ５５が形成されている。複数のリブ５５は、車両１の前後方向に間隔をあけて形成されており、各リブ５５は、上方に膨らむように形成されている。

この複数のリブ５５によって補強板２７の剛性は高く、補強板２７が取付けられた整流板２６の剛性は、整流板２４，２５よりも高く、整流板２６は整流板２４，２５よりも変形し難くなっている。

受電装置７は、剛性の高い整流板２６に固定されているため、走行中の車両１において、整流板２６および受電装置７が振動することを抑制することができる。これにより、車両１の走行中に振動音や異音が発生することを抑制することができる。

保護部材４０は、車両１の前端部側から後端部に向かうにつれて、下方に向かうように傾斜する傾斜面４２が形成されている。保護部材４１には、車両１の前端部から後端部に向かうにつれて、上方に向かうように傾斜する傾斜面４３が形成されている。

上記のように構成された車両１において、受電装置７が送電装置８から電力を受電するときについて説明する。送電装置８に電源９から電力を受電すると、送電装置８の周囲に電磁界が形成され、この電磁界を通して、受電装置７が電力を受電する。受電装置７が電力を受電する際には、図２に示す受電コイル３２に電流が流れ、受電コイル３２の周囲にも電磁界が形成される。

この際、受電装置７が設けられた整流板２６に磁束が入射する。整流板２６は、鉄よりも電気抵抗が低い金属材料によって形成されている。このため、整流板２６に磁束が入射して、整流板２６の下面に渦電流が流れたとしても、整流板２６が発熱することを抑制することができる。

また、整流板２６の下面に流れる渦電流によって、電磁界が形成される。この電磁界は入射する磁束量を低減するように分布する。その結果、整流板２６に入射しようとする磁束の一部が整流板２６の下面で反射されることになる。

その結果、整流板２６を通り、エンジンコンパートメント１２内に入り込む磁束量を低減することができる。エンジンコンパートメント１２内に入射する磁束を低減することができるため、駆動装置６やサスペンションメンバー１６などに磁束が入射して、駆動装置６やサスペンションメンバー１６などが高温となることを抑制することができる。なお、オイルパン５２の下面には、オイル交換のための蓋が設けられている。整流板２５および整流板２６の境界部分には、当該オイルパン５２の蓋を露出させる孔が形成されている。オイルパン５２の上記の蓋は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などによって形成されており、当該蓋に磁束が入射しても蓋の温度が高くなることが抑制されている。

さらに、整流板２５を鉄よりも電気抵抗が低い金属材料で形成すると、磁束が整流板２５を通り、駆動装置６に入射することを抑制することができる。

受電時に、整流板２４に達する磁束量は少なく、整流板２４を樹脂で形成したとしても、整流板２４を通して駆動装置６に入射する磁束量は少ない。その一方で、整流板２４を樹脂で形成することで、整流板２４の軽量化を図ることができる。

車両１の走行中において、整流板２４の下面は平坦面状の傾斜面であるため、整流板２４の下面を流れる空気の流れが乱れることが抑制されている。

さらに、整流板２５の下面は、水平方向に延びる平坦面である。このため、車両１の走行中に、車両１の底面側で流れる空気が整流した状態で流れやすく、結果として、車両１の空力性能を高めることができる。

特に、整流板２５は、エンジンコンパートメント１２の下面に配置されており、整流板２５はエンジンコンパートメント１２からの空気の吹出しを抑制している。このため、整流板２５によって車両１の下面側における空気の流れの乱れの発生が抑制されている。

整流板２６の下面も水平方向に延びる平坦面である。このため、整流板２６の下面のうち、保護部材４０よりも前側に位置する部分を空気が流れる際に空気の流れが乱されることを抑制することができる。このように、整流板２６の機能は、シールド機能と、整流機能とを含む。

図４および図６において、受電装置７は、整流板２６の下面に設けられている。受電装置７は、整流板２６の下面よりも下方に突出するように設けられている一方で、受電装置７の前方には、保護部材４０が設けられており、保護部材４０には、傾斜面４２が形成されている。

このため、車両１が走行しているときに、保護部材４０にあたった空気は、傾斜面４２に沿って流れやく、空気の流れが乱されることを抑制されている。

保護部材４０の下面と、受電装置７の下面と、樹脂部材４６の下面との上下方向の位置は一致または実質的にしている。このため、保護部材４０を乗り越えた空気が、車両１の後方側に向けて流れ、受電装置７および樹脂部材４６の下面を流れた際に、空気の流れが乱されることが抑制されている。

なお、樹脂部材４６の下面と、受電装置７の下面とが実質的に一致しているとは、各下面の上下方向のずれ量が、たとえば、１ｃｍ以下であることを意味する。

樹脂部材４６は、樹脂などによって形成されており、樹脂の磁気抵抗は空気と実質的に同じであり、受電装置７が電力を受電している際、樹脂部材４６が磁束の流れを阻害することを抑制することができる。

なお、本実施の形態においては、機器ユニット３１がコイルユニット３０に対して左側に設けられており、樹脂部材４６がコイルユニット３０の右側に設けられているが、機器ユニット３１をコイルユニット３０に対して右側に設けて、樹脂部材４６をコイルユニット３０の左側に設けるようにしてもよい。

そして、図１において、バッテリ５の下面と、受電装置７の下面とは、上下方向に一致または実質的に一致している。そのため、受電装置７の下面を流れた空気がバッテリ５の下面を流れる際に、空気の流れが乱されることが抑制されてる。

このように、車両１の下面側における空気の流れが乱されることが抑制されているので、車両１の走行性能の向上を図ることができる。

図７は、第１変形例に係る車両１Ａを示す底面図である。車両１Ａの整流板２４に複数の整流フィン６０が設けられており、整流板２５にも、複数の整流フィン６１が設けられている。

車両１の走行中に、整流板２４，２５の下面を流れる空気が整流フィン６０，６１によって整流され、空気抵抗の低減を図ることができる。

図８は、第２変形例に係る車両１Ｂを示す底面図である。車両１Ｂは、実施の形態１に係る車両１に設けられた樹脂部材４６は設けられていない。その一方で、整流板２６の下面のうち、コイルユニット３０に対して機器ユニット３１と反対側に位置する部分には、整流フィン６２が形成されている。

このため、保護部材４０を乗り越えた空気が整流フィン６２によって整流され、保護部材４０を乗り越えた空気が乱れることを抑制することができる。

なお、樹脂部材４６や整流フィン６２は必須の構成ではなく、樹脂部材４６および整流フィン６２が設けられていなくてもよい。

図９は、第３変形例を示す底面図である。この図９に示す車両１Ｃは、アンダーカバー１５Ａを含む。アンダーカバー１５Ａは、整流板２４Ａと、整流板２５Ａと、整流板２６Ａとを含む。整流板２４Ａと整流板２５Ａとは一体であり、整流板２５Ａと整流板２６Ａとは一体に形成されている。そして、整流板２４Ａ，２５Ａ，２６Ａは、鉄よりも電気抵抗の低い金属によって形成されている。

図１０は、第４変形例を示す断面図である。この図１０に示す例においては、整流板２６に、凹部５０を形成し、この凹部５０内に受電装置７が配置されている。この図１０に示す例においては、受電装置７が下方に突出することを抑制することができ、空力性能の低下を抑制することができる。さらに、受電装置７が地面に置かれた異物と接触することを抑制することができる。なお、凹部５０の内表面は、受電装置７が固定された天面と、天面の外周縁部から下方に延びる内周面とを含む。天面は、平坦面状に形成されている。内周面は、下方に向かうにつれて広がるように形成されている。このように内周面が下方に向けて広がるように形成されているため、受電時に発生する磁束が内周面に入射することを抑制することができる。

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と考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて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。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ車両、２車両本体、３前輪、４後輪、５バッテリ、６駆動装置、７受電装置、８送電装置、９電源、１１搭乗空間、１２エンジンコンパートメント、１３ラゲッジルーム、１４フレーム、１５，１５Ａアンダーカバー、１６サスペンションメンバー、２０Ｌ，２０Ｒサイドメンバー、２１フロアパネル、２２区画壁、２４，２４Ａ，２５，２５Ａ，２６，２６Ａ整流板、３０コイルユニット、３１機器ユニット、３２受電コイル、３３，３５ケース、３４機器、４０，４１保護部材、４２，４３傾斜面、４６樹脂部材、５５リブ、６０，６１，６２整流フィン、Ｌ１仮想線、Ｏ１巻回軸。

Claims

車両の底面に配置され、平坦面状に形成された少なくとも１つの平板を含むアンダーカバーと、
前記平板の下面に設けられ、前記車両外部に設けられた送電装置から非接触で電力を受電する受電装置と、
を備え、
前記平板は、鉄よりも電気抵抗が低い金属材料によって形成され、
前記アンダーカバーは、第１平板と、第２平板とを含み、
前記受電装置は、前記第１平板の下面に設けられており、
前記第２平板は、前記第１平板よりも前記車両前側に位置し、
前記第１平板の剛性は、前記第２平板の剛性よりも高く、
前記第１平板の下面に設けられた樹脂部材をさらに備え、
前記受電装置は、コイルユニットと、前記コイルユニットに対して車幅方向に隣り合うように設けられた機器ユニットとを含み、
前記樹脂部材は、前記コイルユニットに対して前記機器ユニットと反対側に設けられ、
前記樹脂部材の下面と、前記受電装置の下面との上下方向の位置が一致するように設けられた、車両。
搭乗空間およびエンジンコンパートメントが形成された車両本体を含み、
前記アンダーカバーは前記エンジンコンパートメントの下方に配置された、請求項１に記載の車両。