JPWO2017203616A1 - 非接触受電装置 - Google Patents

Abstract

非接触受電装置は、給電側コイルから送られる磁束を非接触で受ける受電コイル４１を有する受電コイルユニット１１と、前記受電コイルユニット１１を補強メンバ５に固定する鉄製ボルト１３と、前記受電コイルユニット１１が受けた磁束の周囲への拡散を抑制する磁気シールド板２１と、を備えている。全ての前記鉄製ボルト１３の下方には、前記磁気シールド板２１が配置されている。

Description

本発明は、非接触充電に用いられる非接触受電装置に関する。

従来から、送電装置から非接触で磁束（電力）を受電装置に送信し、バッテリに電力を充電する非接触受電装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された非接触受電装置においては、受電部カバーの内方側に受電部が設けられ、受電部カバーの外周フランジはフロアパネルに鉄製ボルトを介して結合されている。なお、受電部の外周側には、受電部で受けた磁束が周囲に拡散することを抑制する磁気シールド板が配設されている。

特開２０１３−２１９８６１号公報

しかしながら、前記特許文献１では、鉄製ボルトが磁気シールド板の内周側に配置されているため、鉄製ボルトが磁界の影響を受けて誘導加熱される。すると、受電部で受ける磁束の量が、鉄製ボルトの誘導加熱の分だけ減少するという問題がある。

また、車両が走行して車体に振動が発生するため、鉄製ボルトが緩んで受電部カバーの保持力が低下するおそれがある。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、受電コイルで受ける磁束量の増大と、受電コイルユニットの車体への確実な保持とを同時に成立させる非接触受電装置を提供することにある。

本発明に係る非接触受電装置においては、鉄製ボルトを介して車体に固定される受電コイルユニットと、前記受電コイルユニットが受けた磁束の周囲への拡散を抑制する磁気シールド板と、を備えている。全ての前記鉄製ボルトの下方に、前記磁気シールド板が配置されている。

本発明に係る非接触受電装置では、給電側コイルから送られる磁束全体のうち、鉄製ボルトで受ける磁束が磁気シールド板によって抑制されるため、受電コイルで受ける磁束の量が増大する。また、全ての前記鉄製ボルトの下方に、前記磁気シールド板が配置されているため、受電コイルユニットが下方へ移動した場合に、磁気シールド板によって受電コイルユニットを安定して受け止めることができる。このように、本発明によれば、受電コイルで受ける磁束量の増大と、受電コイルユニットの車体への確実な保持と、を同時に成立させることができる。

本発明の実施形態に係る受電コイルユニットを設けた車体の下部を示す分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ線による断面図である。 受電コイルユニットのベースプレートの端部近傍を示す斜視図である。 図３のＢ−Ｂ線による断面図であり、下方の送電装置から上方に向けて送られる磁束の流れを示している。 図３のＣ−Ｃ線による断面図であり、下方の送電装置から上方に向けて送られる磁束の流れを示している。 図２の要部を拡大した断面図であり、鉄製ボルトの近傍部における寸法関係を示す説明図である。 比較例に係る断面図であり、図４，６に対応している。

以下、本発明の実施形態を図面とともに詳述する。

図１に示すように、車体前部には、フロアパネル１が配設され、該フロアパネル１における車幅方向中央部には、前後方向に沿って上側に凸のフロアトンネル３が形成されている。フロアトンネル３の側方には、フロアパネル１の下面に前後方向に延在する左右一対の補強メンバ５が接合されている。これらの補強メンバ５のそれぞれは、上下方向および前後方向に沿って延在する側壁７と、これらの側壁７の下端同士を結ぶ底壁９と、から断面ハット状に一体形成されている。

また、後述するように、左右一対の補強メンバ５の底壁９には、受電コイルユニット１１が鉄製ボルト１３によって締結されている。これらの鉄製ボルト１３は、受電コイルユニット１１の前部の左右両端部に２本、後部の左右両端部に２本、合計で４本配設されている。

また、受電コイルユニット１１の前側には平面視がＵ字状のフロントメンバ１５が配設され、フロントメンバ１５の前側にはフロントフレーム１７が配設されている。受電コイルユニット１１の後側には、センタープレート１９が配設されている。そして、フロントメンバ１５、受電コイルユニット１１およびセンタープレート１９の下側は、磁気シールド板２１によって覆われている。具体的には、フロントメンバ１５、受電コイルユニット１１およびセンタープレート１９には取付ボルト孔２３が形成されている。一方、磁気シールド板２１には、前記取付ボルト孔２３に対応する部位に、貫通ボルト孔２５が設けられている。そして、複数のボルト２７によって磁気シールド板２１をフロントメンバ１５、受電コイルユニット１１およびセンタープレート１９の下側に締結する。なお、磁気シールド板２１は、受電コイルユニット１１が受けた磁束の周囲への拡散を抑制する作用を有する。

さらに、磁気シールド板２１は、平面視が矩形状に形成され、中央部に矩形状の開口部２９が形成されている。また、磁気シールド板２１は、シールド板本体部３１と、ボルトシールド部３３と、を備えている。シールド板本体部３１は、平面状に形成されており、開口部２９側の周縁部に貫通ボルト孔２５が形成されている。シールド板本体部３１の開口部２９側の周縁部のうち、前側の左右両側と、後側の左右両側と、の４箇所には、下方に向けて凹むボルトシールド部３３が形成されている。これらの４箇所のボルトシールド部３３は、前述した４本の鉄製ボルト１３に対応した位置に配置されており、ボルトシールド部３３によって鉄製ボルト１３が下方から覆われる。このように、全ての前記鉄製ボルト１３の下方には、前記磁気シールド板２１が配置されている。即ち、全ての鉄製ボルト１３の下方のみに、ボルトシールド部３３が配置されている。

図２に示すように、受電コイルユニット１１は、補強メンバ５の底壁９に締結される平板状に形成されたアルミニウム合金製のベースプレート３５と、ベースプレート３５に結合された断面ハット状の樹脂製カバー３７と、樹脂製カバー３７の内方に配設される受電コイル４１およびフェライト４３（図４参照）と、から構成される。なお、図２に示すように、ベースプレート３５の前部および後部に配置されている。

図２に示すように、補強メンバ５の底壁９の上面９ａには、ウェルドナット４５が溶接されており、図２，３に示すように、受電コイルユニット１１のベースプレート３５の前端部には突出部４７が形成され、突出部４７には左右方向に長く延びる貫通ボルト孔４９が形成されている。この貫通ボルト孔４９に鉄製ボルト１３が挿通され、鉄製ボルト１３は前記ウェルドナット４５に螺合される。また、鉄製ボルト１３の下方には、ボルトシールド部３３が配置される。ボルトシールド部３３は、底面５１と該底面５１の側方に形成された側面５３とから一体形成され、底面５１の全体と側面５３の一部が後方に突き出て舌片５５が形成されている。この舌片５５の側部５５ａには、切欠部５７が形成されており、舌片５５の側部５５ａと受電コイルユニット１１との間に所定の間隙が形成されている。

また、樹脂製カバー３７は、平板状の下面６１と、下面６１の周囲に形成された前面６３、後面６５および側面６７と、これらの前面６３、後面６５および側面６７に結合されたフランジ６８と、から一体形成されている。

次に、図４，５を用いて、磁束の流れを説明する。

まず、本実施形態では、図４に示すように、受電コイルユニット１１の内部の受電コイル４１については、当該受電コイル４１の下側の送電装置から上方に向けて磁束ｍ（矢印参照）が進む。ここで、カバーは樹脂製であるため、磁束ｍは樹脂製カバー３７で遮蔽されずに、この磁束ｍは、上側の受電コイルユニット１１の内部の受電コイル４１に送られる。また、鉄製ボルト１３については、当該受電コイル４１の下側の送電装置から上方に向けて磁束ｍが進むが、この磁束ｍは、磁気シールド板２１のボルトシールド部３３によって遮蔽される。よって、鉄製ボルト１３まで届く磁束量が大幅に低減する。

一方、図５に示す一般部（鉄製ボルト１３から離れた部位）では、受電コイルユニット１１の下側の送電装置から上方に向けて磁束ｍが進む。この磁束ｍは、上側の受電コイルユニット１１の内部の受電コイル４１に対して、受電コイル４１の下方および側方から送られる。

また、図６に示すように、前記磁気シールド板２１のうち、前記鉄製ボルト１３の下方に配置された部位の高さ位置を、受電コイルユニット１１の下面よりも上側に配置した。具体的には、地上から磁気シールド板２１のボルトシールド部３３の上面７１までの高さをＨ１とし、地上から受電コイルユニット１１の樹脂製カバー３７の下面６１までの高さをＨ２とすると、Ｈ１＞Ｈ２の関係に構成した。

さらに、前記鉄製ボルト１３が固定される補強メンバ５の底壁９（車体）の下面から、磁気シールド板２１の上面における鉄製ボルト１３の下方に配置された部位までの高さをＬ１とし、前記鉄製ボルト１３の全長をＬ２とした場合、Ｌ１＜Ｌ２の長さ関係に設定した。

図７に示すように、比較例の場合は、磁気シールド板１２１のうち、前記鉄製ボルト１３の下方に配置された部位の高さ位置を、受電コイルユニット１１の下面よりも下側に配置した。具体的には、地上から磁気シールド板２１のボルトシールド部１３３の上面１７１までの高さをｈ１とし、地上から受電コイルユニット１１の樹脂製カバー３７の下面までの高さをｈ２とすると、ｈ２＞ｈ１の関係に構成した。

この場合、ボルトシールド部１３３の先端と樹脂製カバー３７との間に隙間が形成されるため、車両走行時に路上の雨水や泥１６０などが前記間隙から磁気シールド板１２１の上に浸入して堆積されて堆積物１７０が形成される。

以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

（１）本実施形態に係る非接触受電装置は、給電側コイルから送られる磁束を非接触で受ける受電コイル４１を有する受電コイルユニット１１と、前記受電コイルユニット１１を補強メンバ５（車体）に固定する鉄製ボルト１３と、前記受電コイルユニット１１が受けた磁束の周囲への拡散を抑制する磁気シールド板２１と、を備えている。全ての前記鉄製ボルト１３の下方には、前記磁気シールド板２１が配置されている。

従って、全ての鉄製ボルト１３の下方には、磁気シールド板２１が配置されている。従って、給電側コイルから送られる磁束全体のうち、鉄製ボルト１３に向かう磁束ｍが磁気シールド板２１によって抑制されるため、受電コイル４１で受ける磁束ｍの量が増大する。また、車両の振動等によって鉄製ボルト１３が緩んで、受電コイルユニット１１の車体への保持力が低下し、受電コイルユニット１１が下方に移動した場合でも、受電コイルユニット１１が磁気シールド板２１で受け止められる。このように、本実施形態によれば、受電コイル４１で受ける磁束量の増大と、受電コイルユニット１１の車体への確実な保持と、を同時に成立させることができる。なお、アルミニウムやオーステナイト系ＳＵＳ等からなるボルトに比較して、鉄製ボルト１３は、靱性や疲労強度が高く、かつコストも安価である。また、受電コイルユニット１１を車体に固定する鉄製ボルト１３が配置された全ての位置において、受電コイルユニット１１が下方へ移動した場合に、受電コイルユニット１１を安定して受け止めることができる。このように、受電コイルで受ける磁束量の増大と、受電コイルユニット１１の車体への確実な保持とを同時に成立させることができる。なお、鉄製ボルト１３による取付点は、受電コイルユニット１１を支持するために好適な位置に配置されているため、取付点以外の箇所で受け止めるよりも安定して保持することができる。

（２）前記磁気シールド板２１は、シールド板本体部３１と、該シールド板本体部３１の端部に配置されると共に鉄製ボルト１３へ向かう磁束ｍをシールドするボルトシールド部３３と、から構成され、全ての前記鉄製ボルト１３の下方のみに、前記ボルトシールド部３３が配置されている。

このように、全ての鉄製ボルト１３の下方のみに、ボルトシールド部３３が配置されている。従って、鉄製ボルト１３の下方以外にも磁気シールド板２１を配置する場合に比べて、磁気シールド板２１の全体の面積を小さくすることができ、コスト低減および重量低減を図ることができる。なお、鉄製ボルト１３は、受電コイルユニット１１の重量を支えるのに好適な位置に配置されているため、磁気シールド板２１の良好な重心バランスを保ちながら、磁気シールド板２１の面積を効率的に小さくすることができる。

（３）前記鉄製ボルト１３は、受電コイルユニット１１を車両に搭載した場合における受電コイルユニット１１の前部と後部とに配置した。

非接触充電を行う場合、地上側に設けた給電コイルユニットに対して、車両側に設けた受電コイルユニット１１を対向させて配置する必要がある。その場合、受電コイルユニット１１が給電コイルユニットに対して車両前後方向にずれていた場合、車両を前後に移動させて相対位置の修正をすることが容易にできる。しかし、受電コイルユニット１１が給電コイルユニットに対して車両左右方向にずれていた場合、車両を左右に移動させて相対位置の修正をするのは、何回も切り替えしを行う必要があり、運転者にとって非常に面倒である。ここで、受電コイルユニット１１が給電コイルユニットに対してずれた位置に配置されていると、鉄製ボルト１３に磁束が流れてしまう。前述したように、車両前後方向にずれている場合、相対位置の矯正は容易にできるが、車両左右方向の矯正は困難である。

従って、給電コイルユニットに対する受電コイルユニット１１の位置ズレの矯正が難しい受電コイルユニット１１の左右部（側部）よりも、位置ズレの矯正が容易な受電コイルユニット１１の前部と後部に、鉄製ボルト１３を配設することが望ましい。

（４）前記磁気シールド板２１のうち、前記鉄製ボルト１３の下方に配置された部位の高さ位置を、受電コイルユニット１１の下面よりも上側に配置した。
磁気シールド板２１のうち、鉄製ボルト１３の下方に配置された部位の高さ位置を、受電コイルユニット１１の下面よりも下側に配置してしまうと、磁気シールド板２１と受電コイルユニット１１との間に大きな間隙が形成する。車両が走行する際、道路上の泥や雨水等が、前記間隙から浸入して磁気シールド板２１の上に異物が堆積するおそれがある。

従って、磁気シールド板２１と受電コイルユニット１１との間に形成される間隙を小さくするために、磁気シールド板２１の高さ位置を、受電コイルユニット１１の下面よりも上側に配置することが望ましい。

（５）前記鉄製ボルト１３が固定される補強メンバ５の底壁９（車体）から、磁気シールド板２１のうちの鉄製ボルト１３の下方に配置された部位までの高さをＬ１とし、前記鉄製ボルト１３の全長をＬ２とした場合、Ｌ１＜Ｌ２の長さ関係に設定した。

高さＬ１と鉄製ボルト１３の全長Ｌ２について、Ｌ１＜Ｌ２の長さ関係に設定している。従って、鉄製ボルト１３が緩んだ場合でも磁気シールド板２１に当たるため、鉄製ボルト１３が車両から脱落することを抑制することができる。

（６）前記ボルトシールド部３３は、前記シールド板本体部３１の周縁から突き出る舌片５５であり、この舌片５５の側部５５ａと受電コイルユニット１１との間に間隙が形成されている。

舌片５５の側部と受電コイルユニット１１との間に間隙が形成されている。従って、車両が走行する際、道路上の泥１６０や雨水等が舌片５５と受電コイルユニット１１との間に浸入した場合でも、効率的に車外へ排出される。

ところで、本発明の非接触受電装置は前述の実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。

例えば、受電コイルユニット１１は、四隅を鉄製ボルト１３を介して補強メンバ５に取り付けたが、四隅に加えて更に鉄製ボルト１３による取り付け点を増やしてもよい。

１１ 受電コイルユニット
１３ 鉄製ボルト
２１ 磁気シールド板
３１ シールド板本体部
３３ ボルトシールド部
４１ 受電コイル
５５ 舌片
５５ａ 側部

図２に示すように、受電コイルユニット１１は、補強メンバ５の底壁９に締結される平板状に形成されたアルミニウム合金製のベースプレート３５と、ベースプレート３５に結合された断面ハット状の樹脂製カバー３７と、樹脂製カバー３７の内方に配設される受電コイル４１およびフェライト４３（図４参照）と、から構成される。なお、図２に示すように、鉄製ボルト１３は、ベースプレート３５の前部および後部に配置されている。

図７に示すように、比較例の場合は、磁気シールド板１２１のうち、前記鉄製ボルト１３の下方に配置された部位の高さ位置を、受電コイルユニット１１の下面よりも下側に配置した。具体的には、地上から磁気シールド板１２１のボルトシールド部１３３の上面１７１までの高さをｈ１とし、地上から受電コイルユニット１１の樹脂製カバー３７の下面までの高さをｈ２とすると、ｈ２＞ｈ１の関係に構成した。
この場合、ボルトシールド部１３３の先端と樹脂製カバー３７との間に隙間が形成されるため、車両走行時に路上の雨水や泥１６０などが前記間隙から磁気シールド板１２１の上に浸入して堆積されて堆積物１７０が形成される。

Claims (6)

1. 給電側コイルから送られる磁束を非接触で受ける受電コイルを有する受電コイルユニットと、
   前記受電コイルユニットを車体に固定する鉄製ボルトと、
   前記受電コイルユニットが受けた磁束の周囲への拡散を抑制する磁気シールド板と、を備え、
   全ての前記鉄製ボルトの下方には、前記磁気シールド板が配置されていること
   を特徴とする非接触受電装置。
2. 請求項１に記載の非接触受電装置であって、
   前記磁気シールド板は、シールド板本体部と、該シールド板本体部の端部に配置されると共に鉄製ボルトへ向かう磁束をシールドするボルトシールド部と、から構成され、
   全ての前記鉄製ボルトの下方のみに、前記ボルトシールド部が配置されていること
   を特徴とする非接触受電装置。
3. 請求項２に記載の非接触受電装置であって、
   前記ボルトシールド部は、前記シールド板本体部の周縁から突き出る舌片であり、この舌片の側部と受電コイルユニットとの間に間隙が形成されていること
   を特徴とする非接触受電装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触受電装置であって、
   前記鉄製ボルトは、受電コイルユニットを車両に搭載した場合における受電コイルユニットの前部と後部とに配置したこと
   を特徴とする非接触受電装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の非接触受電装置であって、
   前記磁気シールド板のうち、前記鉄製ボルトの下方に配置された部位の高さ位置を、受電コイルユニットの下面よりも上側に配置したこと
   を特徴とする非接触受電装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の非接触受電装置であって、
   前記鉄製ボルトが固定される車体から、磁気シールド板のうちの鉄製ボルトの下方に配置された部位までの高さをＬ１とし、
   前記鉄製ボルトの全長をＬ２とした場合、
   Ｌ１＜Ｌ２の長さ関係に設定したこと
   を特徴とする非接触受電装置。

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