JP6314934B2 - 車両 - Google Patents

Description

本発明は、送電装置から非接触で電力を受電する受電装置を搭載する車両に関する。

従来から送電装置から受電装置に非接触で電力を送電する非接触電力伝送システムが知られている（特許文献１〜５参照）。送電装置は、送電コイルを含み、受電装置は、受電コイルを含む。

国際公開第２０１３／７６８７０号（特許文献６）に記載された車両は、車両の底面に受電装置が配置されている。

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 国際公開第２０１３／７６８７０号

岩石路を走行する際に、岩石等が受電装置に直接衝突するケースが想定される。場合によっては、受電装置に車両の重量が加わることも想定される。このような事態を想定した場合には、受電装置の強度を向上させておくことが好ましい。

この発明は、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、受電装置に外力が加わった場合であっても、受電装置の損傷を受け難くするために、全体の剛性を高めた構造を有する受電装置を備える車両を提供する。

この車両によれば、送電装置から非接触で電力を受電する受電装置が、底面側に設けられた車両であって、上記受電装置は、上記車両側に配置されるベースと、上記ベースとの間に機器収容空間を形成するように配置される保護カバーと、上記機器収容空間に配置され、中央に貫通領域が設けられたフレームと、上記機器収容空間において、上記フレームの上記車両の反対側に上記貫通領域を取り囲むように設けられた受電コイルと、上記機器収容空間において、上記貫通領域に配置される機器と、を備え、上記フレームは、中央から端部に向けて放射状に延びる複数の放射リブを有し、上記機器は、車両側が上記ベースに当接し、上記車両と反対側が上記保護カバーに当接している。

上記構成によれば、受電装置の中央部に外力が加わった場合には、機器の上側がベースに当接し、下側が保護カバーに当接していることから、保護カバーに加わる外力を機器によって受け止めることができる。その結果、受電装置の中央部における保護カバーの変形を防止することができる。

さらに、フレームは、中央から端部に向けて放射状に延びる複数の放射リブが設けられていることから、受電装置に荷重が加わった場合であっても、受電装置の撓みを防止することができる。また、フレームに放射リブが設けられることで、フレームの剛性が高まり、受電装置全体としての剛性を高めることもできる。

この車両によれば、受電装置に外力が加わった場合であっても、受電装置の損傷を受け難くするために、全体の剛性を高めた構造を有する受電装置を備える車両の提供を可能とする。

本実施の形態における非接触充電システムを模式的に示す図である。 本実施の形態における非接触充電システムの回路を模式的に示す回路図である。 本実施の形態における受電装置の配置を示す車両の底面側からの見上図である。 本実施の形態における受電装置を車両側から見た場合の内部構造を示す斜視図である。 図４中のＶ−Ｖ線矢視断面図である。 本実施の形態における受電装置に設けられるフェライトおよび支持部材の構成を示す斜視図である。 本実施の形態における受電装置の他の構造を示す図である。

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。図においては、実際の寸法比率では記載しておらず、構造の理解を容易にするために、一部比率を異ならせて記載している。

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、矢印Ｂの示す方向は車両の後進方向、矢印Ｕの示す方向は車両の上方向、矢印Ｂの示す方向は車両の下方向、紙面に垂直な方向Ｌ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。

図１は、非接触充電システム１を模式的に示す図である。図１に示すように、非接触充電システム１は、受電ユニット２を含む車両３と、送電装置１５とを含む。

受電ユニット２は、車両３の底面１４側に設けられた受電装置４と、直流電力を蓄電するバッテリを含むバッテリパック６とを含む。受電装置４は、受電コイル７と、コンデンサ８と、フィルタ回路９と、交流電力を直流電力に変換する整流器（フィルタ）５とを含む。フィルタ回路９は、コイル９１とコンデンサ９２とを含んでいる。また、コイル９１は、剛性の高いコイル芯９１ａと、このコイル芯９１ａに巻回されるコイル線９１ｂを含む。送電装置１５は、送電コイル１０と、コンデンサ１１と、周波数変換器１２とを含み、送電装置１５は、電源１３に接続されている。

図２は、非接触充電システム１の回路を模式的に示す回路図である。この図２に示すように、コンデンサ８は、受電コイル７に直列に接続されており、受電コイル７とコンデンサ８によって直列ＬＣ共振回路が形成されている。コンデンサ１１は、送電コイル１０に直列に接続されており、送電コイル１０およびコンデンサ１１によって直列ＬＣ共振回路が形成されている。

送電コイル１０およびコンデンサ１１によって構成された共振回路の共振周波数と、受電コイル７およびコンデンサ８によって構成された共振回路の共振周波数とは、同じまたは実質的に同じになるように形成されている。

また、送電コイル１０およびコンデンサ１１の共振回路のＱ値と、受電コイル７およびコンデンサ８によって形成された共振回路のＱ値とは、いずれも、１００以上になるように形成されている。

このように、送電側の共振回路と、受電側の共振回路とを上記のように構成することで、受電装置４と送電装置１５との間が離れていても、高効率で電力伝送することができる。

図３は、受電装置４の配置を示す車両３の底面１４側からの見上図である。本実施の形態においては、受電装置４は、車両３の底面１４に設けられたバッテリパック６Ｐの平坦面６１にボルト等（図示省略）を用いて固定されている。このように、受電装置４を平坦面に固定することで、受電装置４への不必要な曲げ応力の発生を回避することができる。

（受電装置４の構成）
次に、図４から図６を参照して、受電装置４の構成について説明する。図４は、受電装置４を車両３側から見た場合の内部構造を示す斜視図、図５は、図４中のＶ−Ｖ線矢視断面図、図６は、受電装置４に設けられるフェライトおよび支持部材の構成を示す斜視図である。

図４および図５を参照して、本実施の形態における受電装置４は、車両３側に配置されるベース５０と、このベース５０との間に機器収容空間Ｓを規定するように配置される保護カバー２０とを含む。図４においては、説明の便宜上ベース５０の図示を省略している。ベース５０は、アルミ等の金属材料により形成され、保護カバー２０は樹脂材料により形成されている。

機器収容空間Ｓには、フレーム３１、このフレーム３１の車両３の反対側にフェライトコア４０、受電コイル７、および、機器が配置されている。本実施の形態では、機器として、フィルタ回路９に用いられる剛性の高い４つのコイル９１を配置している。なお、機器として、他の受電装置を構成する剛性の高い機器を配置してもよい。フレーム３１は、アルミ等の金属材料から構成されている。

図４によく表れるように、フレーム３１の略中央領域には、コイル９１が通過可能な貫通領域Ｈ１が設けられている。また、中央から端部に向けて放射状に延びる複数の放射リブＲ２，Ｒ３を有している。放射リブＲ２，Ｒ３は、フレーム３１のベース面３１Ｂから起立するように線条に設けられている。

より好ましくは、フレーム３１は、貫通領域Ｈ１を取り囲み、平面視においてフェライトコア４０に重なるように配置される環状リブＲ１を含み、複数の上述の放射リブＲ２，Ｒ３は、環状リブＲ１から外側に向って延びるように設けられている。環状リブＲ１も、フレーム３１のベース面３１Ｂから起立するように線条に設けられている。

また、放射リブＲ２，Ｒ３の本数、位置についても、中央部から放射状に延びる形態であれば、位置および本数は適宜、求められる強度（剛性）に応じて変化させることが可能である。

図６を参照して、本実施の形態におけるフェライトコア４０は、中心に配置されたコイル９１（貫通領域Ｈ１）を取り囲むように、外側に配置される外側環状フェライトコア４１と、内側に配置される内側環状フェライトコア４２とを含む。外側環状フェライトコア４１および内側環状フェライトコア４２はいずれも、複数に分割された矩形のフェライトコアを組み合わせて構成されている。

外側環状フェライトコア４１は、フレーム３１に設けられた第１段部３１ａに支持され、内側環状フェライトコア４２、フレーム３１に設けられた第１段部３１ａよりも内側に位置する第２段部３１ｂに支持されている。第１段部３１ａと第２段部３１ｂとは、ベース５０からは異なる距離となるように形成され、第１段部３１ａの方がベース５０に近い位置、第２段部３１ｂの方がベース５０から遠い位置に設けられている。これにより、第２段部３１ｂは第１段部３１ａからみて凸部領域を構成することとなり、外側環状フェライトコア４１の上に、貫通領域Ｈ１を取り囲むように、受電コイル７が巻回されることになる。

再び、図５を参照して、本実施の形態では、コイル９１のコイル芯９１ａは、車両の上下方向において、車両３側がベース５０に当接し、車両３と反対側が保護カバー２０に当接している。具体的には、ベース５０には、コイル９１側に突出する凸部５１が設けられており、この凸部５１が、コイル芯９１ａに直接当接している。なお、本実施の形態では、内側環状フェライトコア４２に保護カバー２０が接した状態となっている。

以上、本実施の形態における受電装置４によれば、図５に示すように、受電装置４の中央部に外力が加わった場合には、剛性の高いコイル９１の車両３側がベースに当接し、車両３と反対側が保護カバー２０に当接していることから、保護カバー２０に加わる外力をコイル９１によって受け止めることができる。その結果、受電装置４の中央部における保護カバー２０の変形を防止することができる。

さらに、フレーム３１は、中央から端部に向けて放射状に延びる複数の放射リブＲ２，Ｒ３が設けられていることから、受電装置４に荷重が加わった場合であっても、受電装置４の撓みを防止し、フェライトコア４０の破損を防ぐことができる。

特に、本実施の形態では、内側環状フェライトコア４２に重なるように環状リブＲ１が配置されていることから、内側環状フェライトコア４２の領域に外力（特に、曲げ応力）が加わった場合でも、環状リブＲ１により内側環状フェライトコア４２を支持し、内側環状フェライトコア４２の破損を防止することができる。

また、フレーム３１に放射リブＲ２，Ｒ３が設けられることで、フレーム３１の剛性も高まるとともに、内側環状フェライトコア４２および外側環状フェライトコア４１の両方のフェライトコアを支持することができる。特に、角部には応力が集中し易いが、この領域に放射リブＲ３を設けておくことで、応力に対しても対抗することができる。これにより、受電装置４全体としての剛性を高めることを可能とする。

なお、上記実施の形態では、フレーム３１に、環状リブＲ１および放射リブＲ２，Ｒ３を設けるようにしているが、少なくと放射リブＲ２，Ｒ３を設けることで、フレーム３１の剛性も高めることが可能である。よって、環状リブＲ１を設けない構成の採用も可能である。一方、放射リブＲ２，Ｒ３に加え、環状リブＲ１を複数設けるようにしてもよい。

なお、上記実施の形態では、ベース５０に、コイル９１側に突出する凸部５１が設けられる構成を採用しているが、たとえば、図７に示すように、コイル９１の大きさに応じては、ベース５０に凸部５１を設けることなく、コイル９１の上側がベース５０に直接当接する構成を採用してもよい。

また、本実施の形態では、コイル９１の外形形状が矩形であることから、貫通領域Ｈ１の開口形状も矩形形状とし、さらに、環状リブＲ１の形状も矩形としているが、貫通領域Ｈ１の開口形状を円形、環状リブＲ１の形状も円形とすることも可能である。

また、受電装置４の固定箇所は、車両３の底面１４に設けられたバッテリパック６Ｐの平坦面６１に限定されるものではなく、たとえば、車両３の底面１４に平坦箇所が設けられている場合には、その箇所でもよい。

また、本実施の形態では、フェライトコア４０は環状の形態として四角形を採用しているが、この外形形状に限定されず、円形状、多角形状であってもよい。

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。

１ 非接触充電システム、２ 受電ユニット、３ 車両、４ 受電装置、５ 整流器、６ バッテリパック、６Ｐ バッテリパック、７ 受電コイル、８ コンデンサ、９ フィルタ回路、１０ 送電コイル、１１ コンデンサ、１２ 周波数変換器、１３ 電源、１４ 底面、１５ 送電装置、２０ 保護カバー、４０ フェライトコア、４１ 外側環状フェライトコア、３１ フレーム、３１ａ 第１段部、３１ｂ 第２段部、３１Ｂ ベース面、５０ ベース、６１ 平坦面、９１ コイル、９１ａ コイル芯、９１ｂ コイル線、Ｈ１ 貫通領域、Ｒ１ 環状リブ、Ｒ２，Ｒ３ 放射リブ。

Claims (3)

1. 送電装置から非接触で電力を受電する受電装置が、底面側に設けられた車両であって、
   前記受電装置は、
   前記車両側に配置されるベースと、
   前記ベースとの間に機器収容空間を規定する保護カバーと、
   前記機器収容空間に配置され、中央に貫通領域が設けられたフレームと、
   前記機器収容空間において、前記フレームの前記車両の反対側に前記貫通領域を取り囲むように設けられた受電コイルと、
   前記機器収容空間において、前記貫通領域に配置される機器と、
   を備え、
   前記フレームは、中央から端部に向けて放射状に延びる複数の放射リブを有し、
   前記機器は、車両側が前記ベースに当接し、前記車両と反対側が前記保護カバーに当接しており、
   前記機器収容空間は、前記貫通領域を取り囲むように設けられるフェライトコアを含み、
   前記フレームは、前記貫通領域を取り囲み、平面視において前記フェライトコアに重なるように配置される環状リブを含み、
   複数の前記放射リブは、前記環状リブから外側に向って延びるように設けられている、車両。
2. 前記機器は、フィルタ回路に用いられるコイルである、請求項１に記載の車両。
3. 前記車両の底面には、バッテリパックが配置され、
   前記ベースは、前記バッテリパックに配置されている、
   請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両。

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