KR101711800B1 - 비접촉 수전 장치의 차량 탑재 구조 - Google Patents
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Abstract
급전측 코일로부터 송전되는 전력을 비접촉으로 수전하는 수전측 코일(49)을 갖는 수전측 코일 유닛(23)과, 정류기(45)를 수용해서 수전측 코일 유닛(23)의 상면(23a)의 전방부에 탑재되는 정션 박스(13)를 구비한다. 플로어 터널부(7)와 수전측 코일 유닛(23)으로 폐단면부(61)를 형성하고, 이 폐단면부(61)의 내측에 정션 박스(13)를 수용한다. 수전측 코일 유닛(23)의 상면(23a)의 후방부를, 수전측 코일(49)의 열로 상승 기류가 발생하는 상승 기류 발생면(47)에 구성했다.
Description
본 발명은, 급전측 코일로부터 송전되는 전력을 비접촉으로 수전하는 수전측 코일을 구비하는 비접촉 수전 장치의 차량 탑재 구조에 관한 것이다.
종래, 차량에 설치된 수전측 코일 유닛과, 지상에 설치된 급전측 코일 유닛에 의해, 전기 자동차 등의 전동 차량에 탑재되는 배터리를 비접촉으로 충전하는 비접촉 충전 장치가 제안되어 있다(하기 특허문헌 1 참조). 이 특허문헌 1에 기재된 수전측 코일 유닛에 있어서는, 코일을 케이스의 내부에 수용하고 있다. 여기서, 코일은 통전에 의해 발열하기 때문에, 코일을 냉각하는 냉각 구조가 개시되어 있다.
그러나, 상기 특허문헌 1에서는, 코일 유닛의 케이스를 관통하는 냉각 공기 통로를 설치하고, 이 냉각 공기 통로를 사용해서 코일을 냉각하고 있다. 이로 인해, 코일 유닛이 대형화된다고 하는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은, 코일 유닛의 대형화를 억제할 수 있는 비접촉 수전 장치의 차량 탑재 구조를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명에 관한 비접촉 수전 장치의 차량 탑재 구조에서는, 수전측 코일을 갖는 수전측 코일 유닛의 상면에 있어서의 차량 전후 방향의 전방측 또는 후방측 중 어느 한쪽측으로 근접시켜 전장 부품 용기를 탑재한다. 또한, 차량의 플로어 터널부와 수전측 코일 유닛으로 차량 정면에서 볼 때 폐단면부를 형성하고, 이 폐단면부의 내측으로 전장 부품 용기를 수용한다. 이에 의해, 수전측 코일 유닛의 상면에 수전측 코일 유닛 내의 수전측 코일에 대응하는 부위를 노출시키고, 이 노출된 부위를, 수전측 코일의 열로 상승 기류가 발생하는 상승 기류 발생면에 구성한다.
본 발명에 관한 비접촉 수전 장치의 차량 탑재 구조에 따르면, 수전측 코일 유닛의 대형화를 억제하면서, 플로어 터널부와 수전측 코일 유닛으로 차량 정면에서 볼 때 폐단면부에 형성된 폐공간 내의 열이 차는 것을 저감시킬 수 있다. 이하, 구체적으로 설명한다.
먼저, 수전측 코일 유닛의 상면에는, 전장 부품 용기가 배치되는 부분과, 수전측 코일에 대응하는 부위를 노출시킨 상승 기류 발생면이 형성된다. 수전측 코일이 발열하면, 상기 상승 기류 발생면은 전장 부품 용기의 상면보다 고온이 된다.
그리고, 수전측 코일이 발열하면 상승 기류 발생면도 발열하고, 뜨거워진 공기가 상승 기류 발생면으로부터 플로어 터널부에 이르기까지 상방을 향해서 이동한다.
여기서, 상승 기류 발생면의 상방 부분은, 순차적으로 상승해 가는 공기가 플로어 터널부에 닿기 때문에, 전장 부품 용기의 상방 부분보다, 기압이 높아지고 있다. 즉, 수전측 코일 유닛의 상방에는, 상승 기류 발생면의 상방에 대응하는 고압부와, 전장 부품 용기의 상방에 대응하는 저압부에 의해 기압 구배가 형성된다.
따라서, 상승 기류 발생면으로부터 상방 이동한 공기는, 기압이 낮은 전장 부품 용기의 상방측으로 흐르는 방향을 바꾸어 전장 부품 용기의 상방을 통해서 상기 플로어 터널부의 내측을 차량 전후 방향을 향해서 흐른다.
이와 같이, 수전측 코일이 발열했을 때, 고온의 공기가 상승 기류 발생면으로부터 상승한 뒤, 자연 대류에 의해 전장 부품 용기의 상방을 통해서 차밖으로 배출되기 때문에, 플로어 터널부의 내부에 열이 차는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 비접촉 수전 장치의 차량 탑재 구조를 구비하는 차체 하부의 사시도이다.
도 2는 도 1로부터 프론트 플로어 패널을 제거한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 프론트 플로어 패널과 해당 프론트 플로어 패널의 하측에 설치되는 정션 박스를 도시하는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 비접촉 수전 장치를 도시하는 사시도이다.
도 5는 도 1의 B-B 단면도이다.
도 6은 도 1의 A-A 단면도이다.
도 7은 비접촉 수전 장치의 근방부에 있어서의 공기의 흐름을 도시하는 단면도이며, 도 6에 대응하고 있다.
도 2는 도 1로부터 프론트 플로어 패널을 제거한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 프론트 플로어 패널과 해당 프론트 플로어 패널의 하측에 설치되는 정션 박스를 도시하는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 비접촉 수전 장치를 도시하는 사시도이다.
도 5는 도 1의 B-B 단면도이다.
도 6은 도 1의 A-A 단면도이다.
도 7은 비접촉 수전 장치의 근방부에 있어서의 공기의 흐름을 도시하는 단면도이며, 도 6에 대응하고 있다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 있어서, 차량 전방을 FR, 차량 후방을 RR, 차량 우측을 RH, 차량 좌측을 LH라고 한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 차체(1)의 전방부에는, 프론트 컴파트먼트가 형성되고, 해당 프론트 컴파트먼트의 하부에는, 서브 프레임(3)이 배치되어 있다. 서브 프레임(3)은, 평면에서 볼 때 ㅁ자 모양으로 형성되어 있고, 서브 프레임(3)에는, 차량의 구동원으로 되는 도시하지 않은 모터 유닛이 마운트 부재를 통해서 설치된다.
프론트 컴파트먼트의 차량 후방에는, 차실이 설치되어 있다. 이들 프론트 컴파트먼트와 차실 사이에는, 프론트 플로어 패널(5)의 전단부로부터 상방을 향해서 연장되는 도시하지 않은 대시 패널이 배치된다. 또한, 도 1, 3에 도시한 바와 같이, 프론트 플로어 패널(5)에 있어서의 차폭 방향 중앙부에는, 상측을 향해서 볼록한 모자 형상으로 형성된 플로어 터널부(7)가 전후 방향을 따라 연장되어 있다. 구체적으로는, 플로어 터널부(7)는, 상측의 상면(9)과, 해당 상면(9)에 있어서의 좌우 양단으로부터 하방으로 연장되는 좌우 한 쌍의 측면(11, 11)으로 이루어진다. 이 플로어 터널부(7)에는, 하측으로부터 정션 박스(13)(전장 부품 용기)가 배치된다. 또한, 후술하는 배터리로부터 모터 유닛으로 송전하는 강전계의 와이어 하니스(15)가 전후 방향을 따라 연장되어 있다. 해당 와이어 하니스(15)는, 플로어 터널부(7)의 내측을 통과하여 배선되어 있다.
프론트 플로어 패널(5)의 차량 후방에는, 도시하지 않은 리어 플로어 패널이 접합되어 있고, 해당 리어 플로어 패널의 하방에, 배터리를 수용하는 배터리 케이스(17)를 배치하고 있다. 또한, 도 1의 배터리 케이스(17)는, 로어 케이스(19)를 나타내고 있고, 이 로어 케이스의 상부 개구를 도시하지 않은 어퍼 케이스에 의해 폐색한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 서브 프레임(3)과 배터리 케이스(17) 사이에는, 본 실시 형태에 따른 비접촉 수전 장치(21)가 배치되어 있다. 이 비접촉 수전 장치(21)는, 도시하지 않은 급전 스탠드 등에 배치되는 급전 장치로부터 공급되는 전력을 비접촉으로 받아서, 차량 탑재된 배터리를 충전하는 것이다. 구체적으로는, 비접촉 수전 장치(21)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 하측에 배치되어 평면에서 볼 때 직사각 형상으로 판상으로 형성된 수전측 코일 유닛(23)과, 해당 수전측 코일 유닛(23)의 상면(23a)에 있어서의 전방부측에 설치된 정션 박스(13)(전장 부품 용기)를 구비하고 있다. 또한, 상기 배터리는, 후술하는 수전측 코일(49)과 전기적으로 접속되어 상기 급전 장치의 급전측 코일로부터 송전되는 전력을 축전한다.
도 2, 4에 도시한 바와 같이, 수전측 코일 유닛(23)의 전단부에는, 전방측 설치면(25)이 형성되어 있다. 전방측 설치면(25)은, 서브 프레임(3)의 후단부 하면에, 상방을 향해서 돌출되는 원반 형상의 돌출부(27)를 통해서 볼트로 결합된다. 또한, 후단부에는, 후방측 설치면(29)이 형성되어 있다. 후방측 설치면(29)은, 배터리 케이스(17)의 전단부 하면에, 상방을 향해서 돌출된 원반 형상의 돌출부(27)를 통해서 볼트로 체결된다. 또한, 수전측 코일 유닛(23)의 좌우 양측에는, 전후 방향으로 연장하는 한 쌍의 설치 브래킷(31)이 접합되어 있다. 해당 설치 브래킷(31)에는, 상방으로 돌출되는 볼트(33)가 결합되어 있다.
도 4 내지 6에 도시한 바와 같이, 정션 박스(13)(전장 부품 용기)는, 직육면체 형상으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 차량 전방측으로 배치된 전방벽(35)과, 상부에 배치된 상부벽(37)과, 좌우 양측에 배치된 한 쌍의 측벽(39, 39)과, 차량 후방측에 배치된 후방벽(41)으로 구성된다. 여기서, 후방벽(41)은, 상하 방향을 따라 거의 수직으로 연장하는 수직 벽부(43)에 형성되어 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 정션 박스(13)는, 수전측 코일 유닛(23)의 상면(23a)에 있어서의 전방부측에 탑재되어 있다. 정션 박스(13)의 내부에는, 도 5, 6에 도시한 바와 같이, 적어도 정류기(45)(전장 부품)가 수용되어 있다. 그리고, 정션 박스(13)가 탑재되지 않는 후방부측(이점쇄선으로 나타냄)은, 평면에서 볼 때 직사각 형상의 상승 기류 발생면(47)에 형성되어 있다. 이와 같이, 상기 수전측 코일 유닛(23)의 상면(23a)에 있어서의 전방부 또는 후방부 중, 정션 박스(13)가 탑재되지 않는 측의 부위를, 수전측 코일(49)의 열로 상승 기류가 발생하는 상승 기류 발생면(47)에 구성한다.
여기서, 도 5에 도시한 바와 같이, 수전측 코일 유닛(23)의 내부에는, 수전측 코일(49)이 수용되어 있다. 수전측 코일(49)이 발열하면, 상승 기류 발생면(47)도 뜨거워지기 때문에, 상승 기류 발생면(47)으로부터 상방을 향해서 뜨거워진 공기(67)가 상승한다. 이에 의해, 수전측 코일 유닛(23)이 방열된다.
도 5에 도시한 바와 같이, 플로어 터널부(7)에 있어서의 좌우 양측의 하단부는, 상측이 개구된 터널 멤버(51)를 갖는다. 터널 멤버(51)가 프론트 플로어 패널(5)에 접합됨으로써, 폐단면(53)이 형성된다. 그리고, 플로어 터널부(7)의 하측에 수전측 코일 유닛(23)을 배치하고 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 이 수전측 코일 유닛(23)은, 평판 형상의 코일 베이스(55)와, 해당 코일 베이스(55)의 하면에 결합된 수전측 코일(49)과, 이들 코일 베이스(55) 및 수전측 코일(49)의 하측에 배치된 코일 커버(57)를 구비한다. 상기 코일 커버(57)는, 주연부(57a)에 대하여 중앙부가 하방으로 오목해진 오목부(59)를 갖는다. 코일 커버(57)의 주연부(57a)를 코일 베이스(55)에 볼트로 체결함으로써, 수전측 코일 유닛(23)이 구성된다. 수전측 코일(49)은, 급전측 코일로부터 송전되는 전력을 비접촉으로 수전함으로써 발열한다.
또한, 플로어 터널부(7)의 일부인 터널 멤버의 저면(51a)에, 수전측 코일 유닛(23)의 설치 브래킷(31)이 볼트(33)로 체결되어 있다. 이와 같이, 플로어 터널부(7)와 수전측 코일 유닛(23)에 의해, 폐단면부(61)를 형성하고 있다. 그리고, 정션 박스(13)는, 수전측 코일 유닛(23)의 상면(23a)에 설치되어 있다. 따라서, 정션 박스(13)는, 플로어 터널부(7)와 수전측 코일 유닛(23)으로 이루어지는 폐단면부(61)의 내측에 수용되어 있다.
또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 상승 기류 발생면(47)을 중심으로 해서, 정션 박스(13)의 차량 전후 방향의 반대측에 배터리를 배치하고 있다. 구체적으로는, 상승 기류 발생면(47)의 후방측에 배터리 케이스(17)를 배치하고 있다. 즉, 정션 박스(13)와 배터리 케이스(17)는, 상승 기류 발생면(47)의 길이분만큼 전후 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 그리고, 정션 박스(13)의 후방벽(41)[수직 벽부(43)]에는, 하니스 커넥트부(63)가 배치되어 있다. 이 하니스 커넥트부(63)에는, 배터리 케이스(17)의 배터리로부터 연장되는 와이어 하니스(65)가 접속된다. 또한, 배터리 케이스(17)의 전방면에는, 차량 전방부의 모터 유닛으로부터 배선되는 강전계의 와이어 하니스(15)가 접속되어 있다.
이하, 도 7을 사용해서 수전측 코일 유닛(23)의 근방에 있어서의 공기(67)의 흐름을 설명한다.
먼저, 수전측 코일 유닛(23)의 상면에는, 정션 박스(13)가 배치되는 부분과, 수전측 코일(49)에 대응하는 부위를 노출시킨 상승 기류 발생면(47)이 형성된다. 수전측 코일(49)이 발열하면, 상기 상승 기류 발생면(47)은 정션 박스(13)의 상면보다 고온이 된다.
그리고, 수전측 코일(49)이 발열하면 상승 기류 발생면(47)도 발열하고, 뜨거워진 공기(67)가 상승 기류 발생면(47)으로부터 플로어 터널부(7)에 이르기까지 상방을 향해서 이동한다.
여기서, 상승 기류 발생면(47)의 상방 부분은, 순차적으로 상승해 가는 공기(67)가 플로어 터널부(7)에 닿기 때문에, 정션 박스(13)의 상방 부분보다, 기압이 높아진다. 즉, 수전측 코일 유닛(23)의 상방에는, 상승 기류 발생면(47)의 상방에 대응하는 고압부와, 정션 박스(13)의 상방에 대응하는 저압부에 의해 기압 구배가 형성된다.
따라서, 상승 기류 발생면(47)으로부터 상방 이동한 공기(67)는, 화살표로 나타내는 바와 같이 기압이 낮은 정션 박스(13)의 상방측으로 흐르는 방향을 바꾸어, 자연 대류에 의해 정션 박스(13)의 상방을 통해서 상기 플로어 터널부(7)의 내측을 차량 전방을 향해서 흐른다.
이와 같이, 수전측 코일(49)이 발열했을 때, 고온의 공기(67)가 상승 기류 발생면(47)으로부터 상승한 뒤 자연 대류에 의해 정션 박스(13)의 상방을 통해서 모터 룸으로부터 차 외로 배출된다.
이하에, 본 실시 형태에 따른 작용 효과를 설명한다.
(1) 본 실시 형태에 따른 비접촉 수전 장치의 차량 탑재 구조는, 차량의 플로어 터널부(7)의 하측에 배치되고, 급전측 코일로부터 송전되는 전력을 비접촉으로 수전하는 수전측 코일(49)을 갖는 수전측 코일 유닛(23)과, 정류기(45)(전장 부품)를 수용하고, 상기 수전측 코일 유닛(23)의 상면에 있어서의 차량 전후 방향 전방측에 탑재되는 정션 박스(13)(전장 부품 용기)를 구비한다. 상기 플로어 터널부(7)와 수전측 코일 유닛으로 차량 정면에서 볼 때 폐단면부(61)를 형성하고, 이 폐단면부(61)의 내측에 상기 정션 박스(13)를 수용함과 함께, 상기 정션 박스(13)를, 상기 수전측 코일 유닛(23)의 상면(23a)에 있어서의 차량 전후 방향 전방측으로 근접시켜 배치하고, 상기 수전측 코일 유닛(23)의 상면(23a)에 상기 수전측 코일(49)에 대응하는 부위를 노출시켜서, 수전측 코일(49)의 열로 상승 기류가 발생하는 상승 기류 발생면(47)을 구성했다.
이에 의해, 수전측 코일 유닛(23)의 상면(23a)에 정션 박스(13)를 탑재해도, 수전측 코일 유닛(23)으로부터 발생하는 상승 기류를 상승 기류 발생면(47)으로부터 상방으로 이동시킨 뒤, 정션 박스(13)의 상방을 통해서 차 외로 내보낼 수 있다.
즉, 상승 기류 발생면(47)의 상방 부분은, 순차적으로 상승해 가는 공기(67)가 플로어 터널부(7)에 닿기 때문에, 정션 박스(13)의 상방 부분보다, 기압이 높아진다. 즉, 수전측 코일 유닛(23)의 상방에는, 상승 기류 발생면(47)의 상방에 대응하는 고압부와, 정션 박스(13)의 상방에 대응하는 저압부에 의해 기압 구배가 형성된다.
따라서, 상승 기류 발생면(47)으로부터 상방 이동한 뜨거운 공기(67)는, 기압이 낮은 정션 박스(13)의 상방측으로 흐르는 방향을 바꾸어, 자연 대류에 의해 정션 박스(13)의 상방을 통해서 상기 플로어 터널부(7)의 내측을 차량 전방을 향해서 흐른다.
이와 같이, 폐단면부(61) 내에 배치된 수전측 코일 유닛(23)을 자연 대류를 사용해서 방열함으로써, 폐단면부(61) 내에 열이 차는 일 없이, 소형화된 수전측 코일 유닛(23)으로 수전측 코일(49)의 온도 상승을 억제할 수 있다.
(2) 상기 수전측 코일(49)과 전기적으로 접속되어 급전측 코일로부터 송전되는 전력을 축전하는 배터리[배터리 케이스(17)]를, 수전측 코일 유닛(23)에 대하여 차량 전후 방향 전방측 또는 후방측 중, 상기 정션 박스(13)가 배치되지 않는 후방측에 배치했다.
이에 의해, 상승 기류 발생면(47)의 상방에 공간이 구획 형성되기 때문에, 강전계의 와이어 하니스(15) 등의 차량 부품을, 상기 공간을 이용해서 배선할 수 있다.
(3) 상기 정션 박스(13)에 있어서의 상기 상승 기류 발생면(47)측의 측면을 수직 벽부(43)에 형성하고, 이 수직 벽부(43)에, 상기 배터리로부터 연장되는 와이어 하니스(65)를 접속하는 하니스 커넥트부(63)를 설치했다.
이와 같이, 정션 박스(13)의 측면이 수직 벽부(43)이기 때문에, 배터리로부터의 와이어 하니스(65)를 하니스 커넥트부(63)에 접속하는 작업이 효율적이 된다. 또한, 수직 벽부(43)와 비스듬히 연장되는 경사 벽부를 비교하면, 수직 벽부(43)쪽이 상승 기류 발생면(47)의 면적을 크게 할 수 있기 때문에, 수전측 코일 유닛(23)의 방열 효율이 향상된다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 이들 실시 형태는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해서 기재된 단순한 예시에 지나지 않으며, 본 발명은 당해 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 범위는, 상기 실시 형태에서 개시한 구체적인 기술 사항에 한하지 않고, 거기에서 용이하게 유도할 수 있는 여러가지 변형, 변경, 대체 기술 등도 포함하는 것이다.
예를 들어, 본 실시 형태에서는, 수전측 코일 유닛(23)의 상면(23a)에 있어서의 후방측을 상승 기류 발생면(47)에 설정했다. 그러나, 수전측 코일 유닛(23)의 상면(23a)에 있어서의 후방측에 정션 박스(13)를 탑재하고, 전방측을 상승 기류 발생면(47)에 설정함과 함께, 배터리 케이스(17)를 상승 기류 발생면(47)의 전방측에 배치해도 된다.
본 발명은, 급전측 코일로부터 송전되는 전력을 비접촉으로 수전하는 수전측 코일을 구비하는 비접촉 수전 장치의 차량 탑재 구조에 적용된다.
1 : 차체
7 : 플로어 터널부
13 : 정션 박스(전장 부품 용기)
23 : 수전측 코일 유닛
23a : 상면
43 : 수직 벽부
45 : 정류기(전장 부품)
47 : 상승 기류 발생면
49 : 수전측 코일
61 : 폐단면부
63 : 하니스 커넥트부
65 : 와이어 하니스
7 : 플로어 터널부
13 : 정션 박스(전장 부품 용기)
23 : 수전측 코일 유닛
23a : 상면
43 : 수직 벽부
45 : 정류기(전장 부품)
47 : 상승 기류 발생면
49 : 수전측 코일
61 : 폐단면부
63 : 하니스 커넥트부
65 : 와이어 하니스
Claims (3)
- 차량의 플로어 터널부의 하측에 배치되고, 급전측 코일로부터 송전되는 전력을 비접촉으로 수전하는 수전측 코일을 갖는 수전측 코일 유닛과,
전장 부품을 수용하고, 상기 수전측 코일 유닛의 상면에 있어서의 차량 전후 방향 전방측 또는 후방측에 탑재되는 전장 부품 용기를 구비하고,
상기 플로어 터널부와 수전측 코일 유닛으로 차량 정면에서 볼 때 폐단면부를 형성하고, 이 폐단면부의 내측에 상기 전장 부품 용기를 수용함과 함께,
상기 전장 부품 용기를,
상기 수전측 코일 유닛의 상면에 있어서의 차량 전후 방향 전방측 또는 후방측 중, 어느 한쪽으로 근접시켜 배치하고,
상기 수전측 코일 유닛의 상면에 상기 수전측 코일에 대응하는 부위를 노출시켜서, 수전측 코일의 열로 상승 기류가 발생하는 상승 기류 발생면을 구성한 것을 특징으로 하는, 비접촉 수전 장치의 차량 탑재 구조. - 제1항에 있어서,
상기 수전측 코일과 전기적으로 접속되어 상기 급전측 코일로부터 송전되는 전력을 축전하는 배터리를, 수전측 코일 유닛에 대하여 차량 전후 방향 전방측 또는 후방측 중, 상기 전장 부품 용기가 배치되지 않는 측에 배치한 것을 특징으로 하는, 비접촉 수전 장치의 차량 탑재 구조. - 제2항에 있어서,
상기 전장 부품 용기에 있어서의 상기 상승 기류 발생면측의 측면을 수직 벽부에 형성하고, 이 수직 벽부에, 상기 배터리로부터 연장되는 하니스를 접속하는 하니스 커넥트부를 설치한 것을 특징으로 하는, 비접촉 수전 장치의 차량 탑재 구조.
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