WO2015045663A1 - 非接触受電装置の車載構造 - Google Patents

Abstract

　車体の下面に搭載され、車両前後方向をコイル軸（Ｐ）として導電線を巻いた受電側コイル（２２１）が、磁性体からなる締結部材（Ｂ，８１０）により車体に取り付けられた非接触受電装置の車載構造。締結部材（Ｂ，８１０）は、コイル軸（Ｐ）と直交する方向において受電側コイル（２２１）よりも外側に配置されている。

Description

非接触受電装置の車載構造

　本発明は、給電側コイルから送電される電力を非接触で受電する受電側コイルを備える非接触受電装置の車載構造に関する。

　特許文献１には、路上に配置した送電側コイルから車体の下面に搭載した受電側コイルに、電磁誘導作用により電力供給を行って、車体の下面に搭載したバッテリを充電する技術が開示されている。

特開２０１１－２１７４５２号公報

　ところで、上記したような非接触で電力の供給を受ける車両では、受電側コイルを車体の下面に搭載する際に、例えばボルトなどの締結部材を用いることが一般的である。この締結部材は、重量物である受電側コイルを車体の下面に強固に固定するために、靱性の高い鉄製とすることが好ましい。

　しかしながら、鉄製の締結部材は磁性体部材であり、そのため受電時に受電側コイルで発生する磁束が、磁性体部材である締結部材を通過することで渦電流を発生させ、締結部材を加熱してしまう恐れがある。

　そこで、本発明は、受電側コイルを車体の下面に取り付けるための締結部材が磁性体製であっても、磁性体の締結部材が受電側コイルで発生する磁束により加熱されるのを抑制することを目的としている。

　本発明の一態様は、車体の下面に搭載され、車両前後方向をコイル軸として導電線を巻いた受電側コイルが、磁性体からなる締結部材により車体に取り付けられた非接触受電装置の車載構造である。締結部材は、コイル軸と直交する方向において受電側コイルよりも外側に配置されている。

図１は、本発明の第１の実施形態による非接触受電装置の車載構造を備える非接触給電装置を概略的に示す全体構成図である。 図２は、図１の非接触受電装置の車載構造におけるバッテリとモータユニット及び室内補機の搭載レイアウトを示す斜視図である。 図３は、図２の車両中心部における車両前後方向断面図である。 図４は、図２の受電部搭載部分における車幅方向断面図である。 図５は、図２のトンネル部内の受電部の配置状態を示す断面斜視図である。 図６は、図５の受電部の斜視図である。 図７は、図３のバッテリと受電部とモータユニットの搭載レイアウトを示す平面図である。 図８は、図７の搭載レイアウトを車両底面から見た底面図である。 図９は、受電部の搭載例を（Ａ），（Ｂ）として示す断面図である。 図１０は、バッテリの配線パターンの例を（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）として示す略示的説明図である。 図１１は、受電コイルの磁束分布図である。 図１２は、本発明の第２の実施形態による非接触受電装置の車載構造を備える車体下部構成体の斜視図である。 図１３は、図１２のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ断面図である。 図１４は、図１２のＸＩＶ－ＸＩＶ断面図である。 図１５は、図１２に対してフロアパネルを省略した斜視図である。 図１６は、シールド部材や受電コイル等を省略した状態の車体を下方から見た底面図である。 図１７は、図１５に示されるシールド部材を含む斜視図である。 図１８は、図１２のフロアパネル及びその下面に取り付けられる各種部品のフロアパネル側の一部を示す分解斜視図である。 図１９は、図１２のフロアパネル及びその下面に取り付けられる各種部品のシールド部材側の一部を示す分解斜視図である。 図２０は、コイルカバーを省略した状態の車体を下方から見た底面図である。

　以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

＜第１の実施形態＞
　図１に示す第１の実施形態の非接触給電装置は、地上側ユニットである給電装置１００と、車両側ユニットである受電装置２００と、を備え、給電スタンド等に配置される給電装置１００から、電気自動車やハイブリッド車に代表される車両１に搭載された受電装置２００に非接触で電力を供給し、車載バッテリ２７を充電するものである。

　給電装置１００は、給電スタンド近傍の駐車スペース２に配置した給電側コイルとしての送電コイル１２を備えている。一方、受電装置２００は、車両１を駐車スペース２の所定位置に止めたときに、送電コイル１２に対向するように車両１の底面に配設した受電コイル２２を備えている。

　送電コイル１２は、導電線からなる一次コイルを主体としていて給電部を構成している。また、受電コイル２２は、同じく導電線からなる二次コイルを主体としていて受電部を構成している。両コイル間における電磁誘導作用により、送電コイル１２から受電コイル２２へ非接触に電力を供給可能としている。

　地上側の給電装置１００は、電力制御部１１と、送電コイル１２と、無線通信部１３と、制御部１４と、を備えている。

　電力制御部１１は、交流電源３００から送電される交流電力を、高周波の交流電力に変換し、送電コイル１２に送電するための回路で、整流部１１１と、ＰＦＣ回路１１２と、インバータ１１３と、センサ１１４と、を備えている。整流部１１１は、交流電源３００に電気的に接続され、交流電源３００からの出力交流電力を整流する回路である。ＰＦＣ回路１１２は、整流部１１１からの出力波形を整形することで力率を改善するための回路（Power　Factor　Correction）であり、整流部１１１とインバータ１１３との間に接続されている。

　無線通信部１３は、車両１側に設けられた無線通信部２３と双方向に通信を行う。

　制御部１４は、給電装置１００全体を制御する部分であり、無線通信部１３，２３間の通信により給電装置１００からの電力供給を開始する旨の信号を車両１側に送信したり、車両１側から給電装置１００からの電力を受給したい旨の信号を受信したりする。

　制御部１４は、この他に、センサ１１４の検出電流にもとづいてインバータ１１３のスイッチング制御を行い、送電コイル１２から送電される電力を制御する。また、給電中に異物センサ１５からの検出信号にもとづいて、給電停止を行い、あるいは無線通信部１３，２３を通じて車両１側に警告信号を送信する。

　異物センサ１５として、例えば金属検知コイルが用いられ、給電中に送電コイル１２と受電コイル２２との間に形成される磁場に金属異物が侵入，あるいは介在した場合には、異物センサ１５の検出電気信号により、制御部１４により直ちに警告あるいは給電停止を促して、金属異物の磁場介在に起因する給電不良等の不具合の発生を未然に防止する。

　車両１側の受電装置２００は、受電コイル２２と、無線通信部２３と、充電制御部２４と、整流部２５と、リレー部２６と、バッテリ２７と、インバータ２８と、モータ２９と、通知部３０と、を備えている。

　受電コイル２２は、後述するように車両１を駐車スペース２の所定の停止位置に駐車すると、送電コイル１２の直上に正対し、該送電コイル１２と距離を保って位置づけられる。

　整流部２５は、受電コイル２２に接続され、受電コイル２２で受電された交流電力を直流に整流する整流回路により構成されている。

　リレー部２６は、充電制御部２４の制御によりオン及びオフが切り換わるリレースイッチを備えている。また、リレー部２６は、リレースイッチをオフにすることで、バッテリ２７を含む主回路系と、充電の回路部となる受電コイル２２及び整流部２５とを切り離す。

　バッテリ２７は、複数の二次電池を接続することで構成され、車両１の電力源となる。インバータ２８は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子を有したＰＷＭ制御回路等の制御回路であって、スイッチング制御信号にもとづいて、バッテリ２７から出力される直流電力を交流電力にし、モータ２９に供給する。モータ２９は、例えば三相の交流電動機により構成され、車両１を駆動させるための駆動源となる。

　通知部３０は、警告ランプ、ナビゲーションシステムのディスプレイまたはスピーカ等により構成され、充電制御部２４による制御にもとづいて、ユーザに対して光，画像または音声等を出力する。

　充電制御部２４は、バッテリ２７の充電を制御するためのコントローラであり、無線通信部２３、通知部３０、リレー部２６等を制御する。充電制御部２４は、充電を開始する旨の信号を、無線通信部２３，１３の通信により制御部１４に送信する。

　また、充電制御部２４は、車両１の全体を制御する図外のコントローラとＣＡＮ通信網で接続されている。このコントローラは、インバータ２８のスイッチング制御や、バッテリ２７の充電状態（ＳＯＣ）を管理する。そして、充電制御部２４は、このコントローラにより、バッテリ２７の充電状態にもとづいて満充電に達した場合に、充電を終了する旨の信号を制御部１４に送信する。

　本実施形態の非接触給電装置では、送電コイル１２と受電コイル２２との間で、電磁誘導作用により非接触状態で高周波電力の送電及び受電を行う。言い換えると、送電コイル１２に電圧が加わると、送電コイル１２と受電コイル２２との間には磁気的な結合が生じ、送電コイル１２から受電コイル２２へ電力が供給される。

　ここで、上述の送電コイル１２と受電コイル２２の各々相対する保護筐体面は、電磁誘導域であるためその妨げにならないように合成樹脂材で構成される。

　図２～図１０は、上述の受電コイル２２及びバッテリ２７の車両１への搭載状態を示している。すなわち、非接触充電装置における非接触受電装置の車載構造を示している。

　受電コイル２２及びバッテリ２７は、何れも車両１のフロアパネル４０の下面に搭載している。受電コイル２２は、後述する受電側コイルとしてのコイル本体２２１が、車両前後方向に延びるコイル軸Ｐ（図１１参照）を備え、このコイル軸Ｐの周りに導電線としての電線９１を巻いたソレノイド型のコイルである。すなわち、受電コイル２２は、車体の下面に搭載されており、送電コイル１２から送電される電力を非接触で受電し、車両前後方向をコイル軸Ｐとして該コイル軸Ｐの周りに電線９１を巻いたコイル本体２２１を備えている。

　受電コイル２２は、その搭載位置をフロアパネル４０の前端部下面の車幅方向中央部に設定してあり、バッテリ２７はこの受電コイル２２の配設部の後側近傍位置から車両後方に亘る広い面積を占有して搭載している。

　フロアパネル４０はその前端にフロントコンパートメント１Ｆと車室１Ｒとを隔成するダッシュパネル４１を接合配置してあり、その車幅方向中央（車両中心）には車室１Ｒ側に膨出して車両前後方向に延在するトンネル部４２を備えている（図２、図３参照）。

　トンネル部４２の両側の膨出基部に沿って車両前後方向に延在する閉断面の補剛部４３を形成してある。

　フロアパネル４０は、これらトンネル部４２及びその補剛部４３と、車幅方向両側に車両前後方向に配設したサイドシル４４、車幅方向に配設した複数のクロスメンバ４５、及びフロア前部側で前記各補剛部４３とこれに近接したサイドシル４４とを結合するアウトリガー４６等のフロア骨格部材により所要のフロア剛性を確保している（図２～図４参照）。

　そこで、大型でかつ重量のあるバッテリ２７は、上述のサイドシル４４，クロスメンバ４５等の主要骨格部材と、トンネル部４２の補剛部４３にしっかりと締結固定している。

　一方、受電コイル２２は上述の搭載設定位置、即ち、フロアパネル４０の前端部下面の車幅方向中央位置で、トンネル部４２の下側開放部に跨って結合配置してある（図４参照）。

　その際、受電コイル２２は、図９の例（Ａ），（Ｂ）に示すように、その車幅方向の幅寸法Ｗ２をトンネル部４２の下側開放部の幅寸法Ｗ１よりも大きく設定している（Ｗ１＜Ｗ２）。そして、この受電コイル２２は、トンネル部４２の下側開放部の補剛部４３，４３に跨って、あるいはアウトリガー４６，４６に跨って結合配置してある。

　受電コイル２２は、受電用のコイル本体２２１と、該コイル本体２２１を格納固定したアルミ等の非磁性金属製の保護筐体２２２と、保護筐体２２２の下側開放部を閉塞した蓋体２２３と、を備えた方形の盤状として構成している。この蓋体２２３は前述の理由により適宜の合成樹脂製として、送電コイル１２と受電コイル２２との電磁誘導作用の妨げとならないようにしている（図５、図６参照）。

　保護筐体２２２の上面中央には、配電盤（分配装置）やリレー（リレー部２６）、コントローラ（充電制御部２４)等を格納したジャンクションボックス２２５を配設してある。図５、図６に示す例では、保護筐体２２２の上面中央に、整流器（整流部２５）やコンデンサ等の電装部品を格納した電装ボックス２２４を設けてある。

　ジャンクションボックス２２５は電装ボックス２２４と投影平面で同じ大きさに別体成形して、この電装ボックス２２４上に脱着可能に組付けている。これにより、受電コイル２２は、下面側の蓋体２２３から上面側の電装ボックス２２４までの構成体を下側配置部とし、ジャンクションボックス２２５を上側配置部としている。

　電装ボックス２２４は、保護筐体２２２と一体に形成して、内部をコイル本体２２１の格納部分とは仕切プレートで隔成する。なお、電装ボックス２２４は、保護筐体２２２と別体に構成することもできる。

　ここで、受電コイル２２には、図６～図８に示すように、車幅方向両側に、車体の下面に取り付けるための取付部２２ａが、車幅方向外側に突出するようにして設けてある。取付部２２ａには、ボルト挿入孔２２ａｈを形成し、ボルト挿入孔２２ａｈに図９の例（Ａ），（Ｂ）に示すボルトＢを挿入して、補剛部４３，４３、あるいはアウトリガー４６に受電コイル２２を締結固定する。

　ボルトＢは、鉄製であり、磁性体からなる締結部材を構成している。鉄製のボルトＢは、靱性が高く、疲労耐久性が高く、コスト的にも有利である。このため、鉄製のボルトＢは、電装ボックス２２４及びジャンクションボックス２２５を上部に備えて重量物となる受電コイル２２を車体下面に強固に取り付けるのに特に適している。なお、「鉄製のボルト」には、炭素鋼製のボルトやクロムモリブデン鋼、ステンレス鋼等の合金鋼製のボルトが含まれる。

　一方で、受電コイル２２は、図１１に示すように、受電側コイルとなるコイル本体２２１が、車両前後方向をコイル軸Ｐとして、板状の鉄心８９に電線９１を巻いたソレノイド型のコイルとしている。このようなソレノイド型のコイルは、コイル本体２２１のコイル軸Ｐ、すなわち環状に巻いた電線９１の環状部分の中心軸が、車両前後方向に対応している。電線９１は、車体前後方向から見て、コイル軸Ｐを中心としたループを構成するように鉄心８９に巻きつけられている。

　本実施形態では、コイル軸Ｐが車両前後方向に対応し車両前後方向に対してほぼ平行となっているので、鉄心８９に巻きつけられた電線９１は、車幅方向（図１１中で上下方向）に沿って延在する部位９１ａと、車両上下方向（図１１中で紙面に直交する方向）に沿って延在する部位９１ｂとを有する。車幅方向に沿って延在する部位９１ａは、鉄心８９の車両上下方向両側に位置し、車両上下方向に延在する部位９１ｂは、鉄心８９の車幅方向両側に位置する。

　鉄心８９は、板状の磁性材料で構成され、車両前後方向両端が車幅方向外側に突出する取付部８９ａ，８９ｂを備え、この取付部８９ａ，８９ｂを備える車両前後方向両端が磁極を構成している。電線９１は、鉄心８９の車両前後に位置する取付部８９ａ，８９ｂ相互間、すなわち車両前後の磁極相互間に巻きつけられている。コイル本体２２１は、取付部８９ａ，８９ｂを介して保護筐体２２２に取り付けられる。

　このようなソレノイド型の受電コイル２２のコイル本体２２１では、図１１に示すように、コイル軸Ｐの延在方向両端、すなわち車両前後方向両端（図１１中で左右両端）の磁極周辺において磁力線の量が多くなり、磁束Ｍも多く（大きく）なる。コイル本体２２１の周辺領域の磁束密度は、コイル軸Ｐ方向両端の磁極近傍において高くなる。なお、受電コイル２２のコイル本体２２１に発生する磁束は、車両前後方向だけでなく、磁極から車幅方向や車両上下方向にも指向している。

　ここで、本実施形態では、図８に示すように、受電コイル２２を取付部２２ａを介して車体の下面に取り付けるためのボルトＢ（図９参照）は、コイル軸Ｐと直交する車幅方向において受電側コイルであるコイル本体２２１よりも車幅方向外側に配置されている。

　受電時に送電コイル１２側から受電コイル２２の周辺領域をみると、コイル軸Ｐと直交する方向においてコイル本体２２１よりも外側（車幅方向外側）の領域は、コイル軸Ｐ方向においてコイル本体２２１よりも外側（車両前後方向外側）の領域よりも磁束の量が少ない。本実施形態では、この磁束の量が少ない領域に磁性体部材である鉄製のボルトＢを配置しているので、ボルトＢをコイル軸Ｐ方向におけるコイル本体２２１の外側の領域に配置した場合と比較して、渦電流がボルトＢに発生しにくく、ボルトＢの加熱が抑制される。

　なお、鉄製のボルトＢに代えて、例えばアルミニウムなど非磁性体からなるボルトを使用すれば、磁束によるボルトの加熱を防ぐことができる。しかし、非磁性体のアルミニウムなどの非鉄金属は、鉄系金属に比較して、靱性が低く、疲労耐久性も低く、コスト的にも不利である。したがって、締結部材としては、アルミニウムなどの非鉄金属に比較して、靱性が高く、疲労耐久性が高く、コスト的にも有利な鉄製のボルトＢを使用することが好ましい。

　図２、図３に示すように、フロントコンパートメント１Ｆの車幅方向両側には、後端をダッシュパネル４１に接合して車両前後方向に延在し、車体前部の骨格部材を構成するフロントサイドメンバ５０を配設してある。

　このフロントコンパートメント１Ｆの下側には、サブフレーム５１を配設してあり、該サブフレーム５１に前述のインバータ２８とモータ２９とからなるモータユニット２９Ｕを、マウント部材５２を介して搭載固定してある。

　サブフレーム５１は平面視して略方形に形成してあり、その車幅方向両側の前、後端部を、左右のフロントサイドメンバ５０の前、後端部の下面に結合して、フロントコンパートメント１Ｆの下側の車体骨格部材を構成している。

　サブフレーム５１の後端部の車幅方向両側には、前記受電コイル２２の車幅方向両側に沿って車両後方に延在して、該受電コイル２２の固定部分を補剛するエクステンション部５３を設けてある（図７、図８参照）。図示する例では、エクステンション部５３を車幅方向に延在する基部の両端部に車両後方に向けて延設部分を設けた形状に別体成形して、基部をサブフレーム５１の後端部と共締め固定し、エクステンション後端をアウトリガー４６に結合するようにしているが、これはサブフレーム５１と一体に形成することも可能である。

　そして、このようなバッテリ２７と、受電コイル２２と、モータユニット２９Ｕと、の車両前後方向に直線的な搭載レイアウトにあって、バッテリ２７の前端と、モータユニット２９Ｕの後端部（インバータ２８の後端部）とにそれぞれコネクタ接続されて、バッテリ２７からモータユニット２９Ｕに送電する強電系のワイヤハーネス３１を、受電コイル２２の上方に通して、トンネル部４２の内側に沿って配索してある。

　ワイヤハーネス３１は、ジャンクションボックス２２５の上方に配索しているが、場合によってジャンクションボックス２２５の側方に配索することも可能である。この場合、電装ボックス２２４及びジャンクションボックス２２５をトンネル部４２内の中心位置よりも一側方向にずらして配置して、大径のワイヤハーネス３１の配索スペースを確保するとよい。

　トンネル部４２の頂壁には、ジャンクションボックス２２５の近傍位置に貫通孔４７を設けて、バッテリ２７またはジャンクションボックス２２５から、車室１Ｒ内に搭載した空気調和ユニット等の室内補機６０に送電する強電系のワイヤハーネス３２を挿通配索するようにしている。貫通孔４７にはグロメット４８を嵌装して、ハーネス挿通周りをシールしている。

　図１０は、バッテリ２７と、モータユニット２９Ｕ及び室内補機６０との間における送電配線パターンの各異なる例を（Ａ）～（Ｄ）として示している。

　（Ａ）に示す例では、バッテリ２７と、モータユニット２９Ｕ、室内補機６０、ジャンクションボックス２２５と、をそれぞれワイヤハーネス３１、３２、３３で結線している。

　（Ｂ）に示す例では、（Ａ）におけるワイヤハーネス３２をジャンクションボックス２２５で分配して接続することによって、バッテリ２７からの配線数を１つ減らしている。

　（Ｃ）に示す例では、（Ｂ）におけるワイヤハーネス３１をジャンクションボックス２２５で分配して接続することにより、ワイヤハーネス３３を省略し、バッテリ２７からの配線数を２つ減らしている。

　（Ｄ）に示す例では、ジャンクションボックス２２５を受電コイル２２から分離して車室内に搭載して、トンネル部４２内のスペースを広げている。この例では、（Ａ）におけるワイヤハーネス３３と、受電コイル２２とジャンクションボックス２２５とを結線するワイヤハーネス３４と、をワイヤハーネス３２と共に上述の貫通孔４７に挿通して配索している。

　以上の構成からなる本実施形態の非接触給電装置によれば、受電コイル２２は操舵される前輪Ｗに近いフロアパネル４０の前端部下面で、その車幅方向中央部に搭載している。従って、駐車スペース２で所定の停止位置に車両１を駐車する際に路面側の送電コイル１２に車両中心を合わせるように操舵すればよく、その運転感覚により、該送電コイル１２に対して受電コイル２２を適正に正対位置合わせすることができる。また、操舵される前輪Ｗに近い位置に受電コイル２２が配されるため、受電コイル２２位置を送電コイル１２に合うように微調整でき、より適正に正対位置合わせすることができる。

　これにより、上述の位置合わせのために送電コイル１２を駆動機構を用いた可動構成として、専用の駆動制御システムを構成する必要がなく、コスト的に有利に、かつ、車両１の簡単な運転操作で送電コイル１２に対する受電コイル２２の正対位置合わせを行うことができる。

　また、受電コイル２２はフロアパネル４０の下面のバッテリ２７からフロントコンパートメント１Ｆのモータユニット２９Ｕへ送電する強電系のワイヤハーネス３１の下側を覆ってプロテクタとして機能するため、保安性を高めることができる。

　しかも、受電コイル２２を車両中心配置とし、バッテリ２７と受電コイル２２とモータユニット２９Ｕとを車両前後方向に直線的な搭載レイアウトとして、上述のワイヤハーネス３１をこの受電コイル２２の上方に通して配索することによって、該ワイヤハーネス３１を平面視して直線的に配索できてハーネス長を短くすることができる。

　ここで、上述のフロアパネル４０は、その車両中心（車幅方向中央部）にトンネル部４２を備えていて、上述の受電コイル２２をトンネル部４２の下側開放部に跨って配設して、ワイヤハーネス３１をトンネル部４２の内側に沿って配索してある。

　受電コイル２２は上述の金属製の保護筐体２２２と合成樹脂製の蓋体２２３との間にコイル本体２２１を格納した方形盤状の剛体構造であるため、トンネル部４２の下側開放部の剛性を高めて拡開変形（口開き）防止機能を発揮できる。しかも、受電コイル２２とトンネル部４２とで成す閉断面内にワイヤハーネス３１を格納状態に配索できるため、該ワイヤハーネス３１の保安性を更に高めることができる。

　また、受電コイル２２はその上面にジャンクションボックス２２５を備えているが、該受電コイル２２を上述のようにトンネル部４２の下側開放部に跨って配置して、ジャンクションボックス２２５をトンネル部４２内に配置しているため、該ジャンクションボックス２２５の保安性を高めることができる。

　しかも、このような受電コイル２２の上面に突出したジャンクションボックス２２５をトンネル部４２内に配置することで、フロアパネル４０の地上高が大きくなるのを抑制できて、車体の造形を設計上有利に行うことができる。

　特に、ジャンクションボックス２２５は、受電コイル２２と別体に形成してあって、該受電コイル２２の上面からジャンクションボックス２２５を外して図１０（Ｄ）に示す車室内搭載とすることにより、ハイブリッド車仕様では、トンネル部４２内への排気管の余裕をもった縦走配置が可能となり、車体下部構造の共用化を実現することができる。

　また、トンネル部４２はその頂壁に共用配索用の貫通孔４７を備えていて、ジャンクションボックス２２５側のワイヤハーネス３３，３４と、車室１Ｒに搭載した室内補機６０側のワイヤハーネス３２の配索を最短距離で行うことが可能で、配索レイアウトの自由度を高めることができることは勿論、貫通孔４７の数を最小としてトンネル剛性の低下を抑制できる。

　トンネル部４２は、両側の膨出基部に沿って車両前後方向に延在する閉断面の補剛部４３を備えていて、受電コイル２２をこれら補剛部４３に跨って搭載しているので、受電コイル２２の取付剛性とトンネル部４２の下側開放部の車幅方向剛性の双方を高めることができる。

　また、受電コイル２２の車幅方向の幅寸法Ｗ２をトンネル部４２の下側開放部の幅寸法Ｗ１よりも大きく設定して、受電コイル２２を直接開放部両側の補剛部４３に結合しているので、上述の取付剛性及び車幅方向剛性をより一層高めることができる。

　一方、モータユニット２９Ｕはフロントコンパートメント１Ｆの下側に配置した骨格部材であるサブフレーム５１に搭載してあり、該サブフレーム５１の後端部には、受電コイル２２の車幅方向両側に沿って車両後方に延在して、該受電コイル２２の固定部分を補剛するエクステンション部５３を設けてある。

　これにより、エクステンション部５３による受電コイル２２の固定部分の補剛効果によって、走行時振動等により該固定部分に作用する加振入力に対抗して、受電コイル２２の取付け剛性を高められる。また、受電コイル２２の前側と左右両側とを、サブフレーム５１の後端部とその両側のエクステンション部５３とでガードし、受電コイル２２の後側をバッテリ２７でガードすることができる。

　この結果、受電コイル２２を路面干渉等から保護できると共に、その上方に配索した上述のワイヤハーネス３１の保護効果を高めることができる。

　なお、前記実施形態では受電コイル２２の車幅方向の幅寸法Ｗ２と、トンネル部４２の下側開放部の幅寸法Ｗ１との関係を、Ｗ１＜Ｗ２とした場合を例示したが、車両仕様によってＷ１＞Ｗ２とすることも可能で、この場合、受電コイル２２を、ブラケットを介してトンネル部４２の下側開放部に跨って結合すればよい。

＜第２の実施形態＞
　次に、図１２～図２０に、第２の実施形態に係る非接触受電装置の車載構造を示す。なお、図１に示す非接触給電装置の全体構成は、第２の実施形態でも同様に適用される。また、図１２以降の図において矢印ＦＲで示す方向が車両前方である。

　図１２～図２０は、図１に示した受電コイル２２及びバッテリ２７の車両１への搭載状態を示している。すなわち、非接触充電装置における非接触受電装置の車載構造を示している。上記した受電コイル２２及びバッテリ２７は、車両１の図１２に示すフロアパネル４７０及びフロアパネル４７０の後方に接合される図示しない他のフロアパネルの下面、すなわち車体の下面に搭載している。

　図１２のフロアパネル４７０の車両後方側の図示しないフロアパネルの下方には、バッテリ２７を収容するバッテリケース４９０を配置している。なお、図１２のバッテリケース４９０は、ロアケースを示しており、このロアケースの上部開口を図示しないアッパケースによって閉塞する。バッテリケース４９０は、図示しないサイドメンバやクロスメンバなどの車体骨格部材に下方から締結固定される。

　フロアパネル４７０の車幅方向中央には、上方に突出した状態で車両前後方向に延在するトンネル部５３０を設けている。フロアパネル４７０の前端４７０ａは、上方に向けて屈曲してダッシュロアを構成している。このダッシュロアは、図示しないダッシュアッパの下端に接合されている。ダッシュアッパを含むダッシュパネルは、図１３に示すように、フロアパネル４７０の上方に形成される車室５５０と、車室５５０の車両前方側に形成されるフロントコンパートメント５７０とを、車両前後に仕切る隔壁部材である。

　フロントコンパートメント５７０には、図１に示したインバータ２８やモータ２９を備えるモータユニットが収容される。モータユニットは、図１２に示すサブフレーム５９０に図示しないマウント部材を介して取り付けられる。サブフレーム５９０は、平面視して略方形に形成してあり、その車幅方向両側の前、後端部を、左右の図示しないフロントサイドメンバの前、後端部の下面に結合して、フロントコンパートメント５７０の下側の車体骨格部材を構成している。フロントサイドメンバは、車幅方向両側にて車両前後方向に延在する車体骨格部材である。

　サブフレーム５９０の車両後端部の車幅方向両側には、受電コイル２２の車幅方向両側に沿って車両後方に延在し、受電コイル２２の固定部分を補剛するエクステンション部６３０を設けている（図１５、図１６参照）。エクステンション部６３０は、その車両後端を図１６に示すアウトリガー６４０に結合する。アウトリガー６４０は、後述するトンネルメンバ６７０（図１６、図１８参照）と、車幅方向両側に車両前後方向に延在する図示しないサイドシルとを連結する部材である。エクステンション部６３０は、サブフレーム５９０と一体でも、別体でも構わない。

　ここで、図１３に示すように、バッテリ２７と、受電コイル２２と、フロントコンパートメント５７０に収容されるモータユニットとの車両１への搭載レイアウトは、車両前後方向に直線的となっている。そして、バッテリ２７からモータユニットに送電する強電系のワイヤハーネス６５０を、バッテリ２７の前端と、モータユニットの後端部（インバータ２８の後端部）とにそれぞれコネクタ接続して、トンネル部５３０の内側に沿って配索している。

　トンネル部５３０の車幅方向両側縁部（山形状のトンネル部５３０の麓部分）の下面には、補剛部となるトンネルメンバ６７０を接合固定している（図１６、図１８参照）。このトンネルメンバ６７０と、車幅方向両側にて車両前後方向に延在するサイドシル、車幅方向に沿って延在する複数の図示しないクロスメンバ及び、フロア前部側で各トンネルメンバ６７０とこれに近接したサイドシルとを結合する前記したアウトリガー６４０等のフロア骨格部材により、フロアパネル４７０の剛性を確保している。

　そこで、大型でかつ重量のあるバッテリ２７は、上述のサイドシル，クロスメンバ等の主要骨格部材と、トンネル部５３０のトンネルメンバ６７０に、強固に締結固定している。トンネルメンバ６７０は、図１４、図１８に示すように、上部が開口するハット形断面形状であり、トンネル部５３０の麓のフロアパネル４７０の下面に接合固定することで、フロアパネル４７０との間で閉断面を形成する。

　図１３に示すように、ワイヤハーネス６５０が配索されるトンネル部５３０の下方には、受電コイル２２及び、受電コイル２２の上方に位置するジャンクションボックス７１０を配置する。ジャンクションボックス７１０は、図１で説明した充電制御部２４、整流部２５、リレー部２６などを収容している。

　トンネル部５３０の頂壁には、ジャンクションボックス７１０の近傍位置に貫通孔５３０ａを設けて、バッテリ２７またはジャンクションボックス７１０から、車室５５０内に搭載した空気調和ユニット等の図示しない室内補機に送電する強電系のワイヤハーネス７３０を挿通配索する。貫通孔５３０ａにはグロメット７４０を嵌め込んで、ハーネス挿通周りをシールする。

　ジャンクションボックス７１０は、図１５、図１７に示すように、磁気シールドとしてのシールド部材７５０上に取り付けてある。ジャンクションボックス７１０は、車幅方向の幅が、シールド部材７５０の同方向の幅よりも充分小さく、トンネル部５３０の内部に位置してトンネル部５３０の内壁に囲まれた状態となる。

　シールド部材７５０は、アルミニウム製の板状部材であり、トンネル部５３０の下方の開口部を閉塞するように、図１４、図１５、図１７、図１９に示す左右一対の取付部材としての取付ブラケット７７０を介してトンネルメンバ６７０の下面に取り付けられる。すなわち、シールド部材７５０とトンネル部５３０とに囲まれた空間にジャンクションボックス７１０が収容される。

　取付ブラケット７７０は、車幅方向内側に位置する車体側取付部となるトンネル側取付部７７０ａと、トンネル側取付部７７０ａに対して下方に屈曲して車幅方向外側に位置するコイル側取付部となるシールド部材側取付部７７０ｂとを有する。トンネル側取付部７７０ａをトンネルメンバ６７０の下面に複数のボルト７９０により締結固定し、シールド部材側取付部７７０ｂを、シールド部材７５０の上面に締結部材としての複数のボルト８１０により締結固定する。

　上記ボルト８１０によるシールド部材７５０の締結の際には、図１９に示すコイルベース８３０を図１４のようにシールド部材７５０の下側に配置する。つまり、ボルト８１０により、コイルベース８３０とシールド部材７５０とを取付ブラケット７７０のシールド部材側取付部７７０ｂに共締めする。このコイルベース８３０の下面に、受電コイル２２のコイル本体２２１が取り付けられる。コイルベース８３０は、シールド部材７５０よりも厚肉のアルミニウム製の板状部材であり、トンネルメンバ６７０に対する取付強度を確保する。

　そして、下面にコイル本体２２１が取り付けられたコイルベース８３０に、コイルカバー８５０を下方から複数のボルト８７０により締結固定する。コイルカバー８５０は、外周縁部に対してその内側に、コイル本体２２１を受け入れるよう凹んだ凹部８５０ａを備えている。コイル本体２２１は、この凹部８５０ａに対応する位置にて、コイルベース８３０とコイルカバー８５０との間に収容される。したがって、コイル本体２２１は、コイルベース８３０を介して車体の下面に取り付けられる。ここで、受電コイル２２は、コイル本体２２１とコイルベース８３０とコイルカバー８５０とを含んでいる。

　コイルカバー８５０は、前述した送電コイル１２と受電コイル２２の各々相対する保護筐体面を構成しており、したがって合成樹脂製として、送電コイル１２と受電コイル２２との電磁誘導作用の妨げとならないようにしている。

　コイル本体２２１は、第１の実施形態と同様に、ソレノイド型のコイルであって、図１９に示すように、板状の鉄心８９及び、鉄心８９に巻いた電線９１を備える。図２０は、コイルカバー８５０を省略した状態の車体を下方から見た図で、コイル本体２２１のコイル軸Ｐ、すなわち環状に巻いた電線９１の環状部分の中心軸が、車両前後方向に対応している。電線９１は、車体前後方向から見て、ループを構成するように鉄心８９に巻きつけられている。例えば、電線９１は、車体前後方向から見て、コイル軸Ｐを中心とした円（車幅方向に長い長円や楕円を含む）や多角形（車幅方向に長い矩形を含む）を描くように鉄心８９に巻きつけることができる。

　本実施形態では、コイル軸Ｐが車両前後方向に対応し車両前後方向に対してほぼ平行となっているので、鉄心８９に巻きつけられた電線９１は、車幅方向に沿って延在する部位９１ａと、車両上下方向に沿って延在する部位９１ｂとを有する。車幅方向に沿って延在する部位９１ａは、鉄心８９の上下両側に位置し、車両上下方向に延在する部位９１ｂは、鉄心８９の車幅方向両側に位置する。この場合、コイル軸Ｐは、上下両側の部位９１ａから等距離にある面と、車幅方向両側の部位９１ｂから等距離にある面との交線として定義することもできる。

　鉄心８９は、板状の磁性材料で構成され、車両前後方向両端が車幅方向外側に突出する取付部８９ａ，８９ｂを備え、この取付部８９ａ，８９ｂを備える車両前後方向両端が磁極を構成している。電線９１は、鉄心８９の車両前後に位置する取付部８９ａ，８９ｂ相互間、すなわち磁極相互間に巻きつけられている。コイル本体２２１は、取付部８９ａ，８９ｂを介してコイルベース８３０に取り付けられる。

　このようなソレノイド型のコイル本体２２１では、第１の実施形態で説明した図１１に示すように、コイル軸Ｐの延在方向両端、すなわち車両前後方向両端（図２０、図１１中で左右両端）の磁極周辺において磁力線の量が多くなり、磁束Ｍも多く（大きく）なる。なお、コイル本体２２１に発生する磁束は、車両前後方向だけでなく、磁極から車幅方向や車両上下方向にも指向している。

　上記したようなコイル本体２２１を含む受電コイル２２に対し、前記したシールド部材７５０は、コイル本体２２１で発生する磁束を遮蔽する磁気シールド機能を備える。シールド部材７５０は、図１９に示すように、取付ブラケット７７０のシールド部材側取付部７７０ｂが取り付けられるブラケット取付面７５０ａに対し、主として車両前方側の周囲三方が下方に位置するよう屈曲形成されている。

　すなわち、シールド部材７５０は、車両前方側に、下方に向けて屈曲する前方傾斜面７５０ｂを有する。この前方傾斜面７５０ｂは、少なくとも受電コイル２２に対してコイル軸Ｐ方向に、車両下方向へ突出するよう設けられた第１壁部を構成している。

　前方傾斜面７５０ｂは、図１３に示すように、下端部が上端部よりも車両前方側に位置するよう傾斜しており、その傾斜角度は、水平面に対してほぼ４５度である。前方傾斜面７５０ｂの車両前方側には車両前方にほぼ水平方向に延びる取付面７５０ｃが形成される。取付面７５０ｃはサブフレーム５９０の下面に、上方に向けて突出する円形の突出部７５ｃ１を介してボルト結合される。

　また、シールド部材７５０は、車両前方側のほぼ半分の領域において、車幅方向両側に、第２壁部としての側方傾斜面７５０ｄを有する。この側方傾斜面７５０ｄは、第１壁部の車幅方向端部からコイル本体２２１のコイル軸Ｐ方向に延びる第２壁部を構成している。

　側方傾斜面７５０ｄは、下端部が上端部よりも車幅方向外側に位置するよう傾斜しており、その傾斜角度は、前方傾斜面７５０ｂと同様に水平面に対してほぼ４５度である。側方傾斜面７５０ｄの車幅方向外側には、車幅方向外側に向けてほぼ水平方向に延びる水平面７５０ｅが形成される。水平面７５０ｅは、車両前方側の取付面７５０ｃに対して連続した同一平面上に位置している。

　さらに、シールド部材７５０は、車両後方側に、後方傾斜面７５０ｆを有する。この後方傾斜面７５０ｆは前方傾斜面７５０ｂとともに、第１壁部を構成する。つまり、第１壁部は、受電コイル２２の車両前方側の前側壁部である前方傾斜面７５０ｂと、受電コイル２２の車両後方側の後側壁部である後方傾斜面７５０ｆと、を有する。

　上記した後方傾斜面７５０ｆは、下端部が上端部よりも車両後方側に位置するよう傾斜しており、その傾斜角度は、水平面に対してほぼ４５度である。しかし、後方傾斜面７５０ｆの下端部と上端部との間の傾斜方向の長さ（高さ）は、前方傾斜面７５０ｂや後方傾斜面７５０ｆの傾斜方向の長さ（高さ）よりも短い（低い）。

　後方傾斜面７５０ｆの車両後方側には車両後方にほぼ水平方向に延びる取付面７５０ｇが形成される。取付面７５０ｇは、図１３、図２０に示すように、バッテリケース４９０の下面に、上方に向けて突出する円形の突出部７５０ｇ１を介してボルト結合される。取付面７５０ｇは、後方傾斜面７５０ｆの上下方向の高さが前方傾斜面７５０ｂよりも低いことから、車両前方側の取付面７５０ｃよりも車両上方に位置する。

　以上の構成からなる非接触受電装置の車載構造では、受電コイル２２が、送電コイル１２との間で電磁誘導作用により非接触状態で高周波電力の受電を行う。その際、受電コイル２２（コイル本体２２１）に発生する磁束は、図１１で説明したように、コイル軸Ｐ方向の両端で多く（大きく）なる。

　ここで、本実施形態では、受電コイル２２を車体の下面に取り付けるボルト８１０は、第１の実施形態におけるボルトＢと同様に、鉄製であり、磁性体からなる締結部材を構成している。すなわち、鉄製のボルト８１０は、靱性が高く、疲労耐久性が高く、コスト的にも有利である。このため、鉄製のボルト８１０は、ジャンクションボックス７１０を上部に備えて重量物となる受電コイル２２を車体下面に強固に取り付けるのに特に適している。

　本実施形態では、受電コイル２２を車体の下面に取り付けるボルト８１０は、コイル軸Ｐと直交する方向において受電コイル２２のコイル本体２２１よりも外側（車幅方向外側）に配置されている。

　受電時に送電コイル１２側から受電コイル２２の周辺領域（例えば、シールド部材７５０の範囲内）をみると、コイル軸Ｐと直交する方向においてコイル本体２２１よりも外側（車幅方向外側）の領域は、コイル軸Ｐ方向においてコイル本体２２１よりも外側（車両前後方向外側）の領域よりも磁束の量が少ない。本実施形態では、この磁束の量が少ない領域に磁性体部材である鉄製のボルト８１０を配置しているので、ボルト８１０のボルトヘッドが露出していても、ボルト８１０をコイル軸Ｐ方向の外側の領域に配置した場合と比較して、渦電流がボルト８１０に発生しにくく、ボルト８１０の加熱が抑制される。

　なお、鉄製のボルト８１０に代えて、例えばアルミニウムなど非磁性体からなるボルトを使用すれば、磁束によるボルトの加熱を防ぐことができる。しかし、非磁性体のアルミニウムなどの非鉄金属は、鉄系金属に比較して、靱性が低く、疲労耐久性も低く、コスト的にも不利である。したがって、締結部材としては、アルミニウムなどの非鉄金属に比較して、靱性が高く、疲労耐久性が高く、コスト的にも有利な鉄製のボルト８１０を使用することが最も好ましい。

　また、本実施形態では、取付ブラケット７７０は、車体の下面に固定されるトンネル側取付部７７０ａと、受電コイル２２側のシールド部材７５０にボルト８１０により固定されるシールド部材側取付部７７０ｂとを有している。その際、シールド部材側取付部７７０ｂは、トンネル側取付部７７０ａよりも受電コイル２２におけるコイル本体２２１のコイル軸Ｐから離れた位置に配置されている。

　このため、コイル本体２２１を保持するコイルベース８３０を、シールド部材７５０とともに車体の下面に締結する鉄製のボルト８１０は、取付ブラケット７７０の存在によって、コイル本体２２１に対しコイル軸Ｐと直交する方向においてより外側（より車幅方向外側）に位置することになる。

　その結果、受電コイル２２のコイル本体２２１で発生する磁束のうちボルト８１０を通過する量がより低減されるので、ボルト８１０における渦電流の発生をより確実に抑制でき、ボルト８１０の加熱をより確実に抑えることができる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。

　例えば、上記した各実施形態では、締結部材として鉄製のボルトＢ、ボルト８１０を使用しているが、そのボルトヘッドに、アルミ蒸着によって薄いアルミニウムの膜を形成したり、表面をアルミ蒸着した樹脂製のカバーを被せたりしてもよい。なお、この場合にアルミ蒸着部が剥離したり、あるいはアルミ蒸着したカバーが外れたりしたとしても、ボルトＢ、ボルト８１０はコイル軸Ｐ方向（車両前後方向）外側の領域よりも磁束の量が少ない領域に配置されているので、ボルトＢ、ボルト８１０の加熱は抑制される。

　本出願は、２０１３年９月２７日に出願された日本国特許願第２０１３－２０１４７７号及び２０１３年９月２７日に出願された日本国特許願第２０１３－２０１５０７号に基づく優先権を主張しており、これらの出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。

　本発明に係る非接触受電装置の車載構造によれば、受電側コイルを車体の下面に取り付けるための締結部材が磁性体製であっても、磁性体の締結部材が受電側コイルで発生する磁束により加熱されるのを抑制することができる。

　１２　送電コイル（給電側コイル）
　４０，４７０　フロアパネル（車体）
　９１　電線（導電線）
　２２１　受電コイルのコイル本体（受電側コイル）
　７７０　取付ブラケット（取付部材）
　７７０ａ　取付ブラケットのトンネル側取付部（車体側取付部）
　７７０ｂ　取付ブラケットのシールド部材側取付部（コイル側取付部）
　Ｂ，８１０　ボルト（締結部材）
　Ｐ　コイル軸

Claims (2)

1. 　車体の下面に搭載され、給電側コイルから送電される電力を非接触で受電する、車両前後方向をコイル軸として導電線を巻いた受電側コイルと、
   　前記受電側コイルを前記車体に取り付ける磁性体からなる締結部材と、
   を備え、
   　前記締結部材は、前記コイル軸と直交する方向において前記受電側コイルよりも外側に配置されていることを特徴とする非接触受電装置の車載構造。
2. 　前記受電側コイルは、取付部材を介して前記車体の下面に取り付けられており、
   　前記取付部材は、前記車体の下面に固定される車体側取付部と、前記受電側コイルに前記締結部材により固定されるコイル側取付部とを有しており、
   　前記コイル側取付部は、前記車体側取付部よりも前記受電側コイルのコイル軸から離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触受電装置の車載構造。

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