JP7622595B2 - 非接触型受電装置 - Google Patents

Description

本開示は非接触型受電装置に関する。

近年、非接触で車両に充電を行う非接触型給電装置の開発が進んでいる。路面上に設置された送電装置の上方に車体に設けられた受電装置を位置させることで、送電装置から受電装置に非接触で電力の伝送が行われ、車両に給電が行われる。

この際、送電装置から受電装置に給電することによって送電装置及び受電装置のコイルが加熱される。この加熱対策として、給電時に、車両に備えられたラジエータファン等を駆動して送電装置及び受電装置を冷却する構成が提案されている（特許文献１参照）。

一方、受電装置には受電コイル等が配設された受電ユニットが設けられているが、車両底面視で受電ユニットの周囲には非磁性金属製のシールドが配置されており、送電装置からの高周波磁界が受電ユニット近傍の車体を構成する鋼材に作用することによって生ずる給電効率の低下、及び車体を構成する鋼材の発熱等の防止又は抑制が図られている。

特開２０１６－１５２７０９号公報

ところで、上記シールドは、加工性やコストの面から非磁性金属材料であるアルミニウム合金が用いられている。一方、車両の底面には排気管が配索されているが、スペースの関係からシールドの近傍に排気管が配索されることがある。

排気管は走行時や走行停止直後に高温となり、５００℃を超える場合もある。したがって、シールドの近傍に排気管が配索されていると、熱伝導率が樹脂等と比較して相対的に高いアルミニウム合金が使用されたシールドを介して受電ユニットに熱が伝わり、受電ユニットの熱ストレスが増加する。

非接触型受電装置は、この点に関して改善の余地がある。

本開示は上記事実を考慮して成されたもので、シールドを介して受電ユニットに作用する熱ストレスを抑制する非接触型受電装置を提供することが目的である。

第１の態様に係る非接触型受電装置は、車両の底部に配設され、送電装置の送電コイルと対向配置されることにより非接触で受電可能とされた受電コイルを含む受電ユニットと、前記車両の底部に取り付けられ、前記受電ユニットの車両下方側を収容して支持し、当該受電ユニットにおいて少なくとも受電コイルが配置された受電コイル部を支持する部分が樹脂から形成されたロアケースと、前記ロアケースに支持されると共に底面視で前記ロアケースを囲むように配置され、非磁性金属から形成されたシールドと、を備える。

第１の態様では、駐車場等に車両を停止させ、車両の底部に設けられた受電装置を駐車場に設置された送電装置上に位置させる。送電装置の送電コイルに高周波電流を流すことによって、受電装置（受電ユニット）の受電コイルに高周波磁界を作用させ、送電装置から受電装置に非接触で給電することができる。

なお、受電ユニットの車両下方側が収納されたロアケースは、樹脂から形成されているため、高周波磁界が受電コイルに作用するのを阻害することない。

また、底面視で受電ユニットが収納されたロアケースを囲むように、非磁性金属から形成されたシールドが設けられているため、送電装置の送電コイルから生じる高周波磁界がシールド上に位置する車体（ボデー）に作用して車体が加熱されることが防止又は抑制される。

さらに、車両の底面で車両前方側から車両後端側まで延在する排気管がシールドの近傍に配索され、排気管の熱がシールドを介して受電ユニットに熱伝導するおそれがある。特に、加工性等の観点から非磁性金属であるアルミニウム合金からシールドが形成されている場合には、樹脂と比較して熱伝導率が相対的に高いシールドからの熱伝導により受電ユニットの熱ストレスが増加するおそれがある。

しかし、本態様では、受電ユニットの車両下方側を収容するロアケースにおいて受電ユニットの受電コイル部を支持する部分が樹脂から形成されているため、ロアケースの当該部分の熱伝導率はアルミニウム合金等の非磁性金属と比較して相対的に低い。したがって、シールドからロアケースを介して受電ユニットに到る熱伝導が抑制され、受電ユニットの熱ストレスが増加することを抑制することができる。

第２の態様に係る非接触型受電装置は、第１の態様に係る非接触型受電装置において、前記樹脂は、非導電性である。

第２の態様によれば、ロアケースにおいて、受電ユニットの少なくとも受電コイル部を支持する部分は、非導電性樹脂から形成されている。

したがって、車両を停止させ、車両の底部に設けられた受電装置を送電装置上に位置させたときに、送電装置の送電コイルに高周波電流を流すことによって、受電装置（受電ユニット）の受電コイルに電流を流させ、送電装置から受電装置に非接触で給電することができる。

この際、高周波磁界がロアケースにおいて受電コイル部を支持する部分に作用するが、受電コイル部を支持する部分は非導電性樹脂から形成されているため電流が流れず、給電効率を高く維持できる。

第３の態様に係る非接触型受電装置は、第１又は２の態様に係る非接触型受電装置において、前記ロアケースは、前記受電ユニットにおける前記受電コイル部以外の部分を支持する部分が非磁性金属から形成されている。

第３の態様によれば、受電ユニットの下半分を収容するロアケースのうち、受電ユニットの受電コイル部以外の部分を支持する部分は、非磁性金属から形成されている。したがって、受電ユニットのうち、受電コイル以外、例えば、整流器等に送電コイルによる高周波磁界が作用してノイズ等を生ずること等が防止又は抑制される。

第４の態様に係る非接触型受電装置は、第１又は２の態様に係る非接触型受電装置において、前記受電ユニットは前記受電コイル部のみからなり、前記ロアケースは全体が樹脂から形成されている。

第４の態様によれば、受電ユニットは、受電コイルが配設された受電コイル部のみから構成され、受電コイル部を支持するロアケースの全体が樹脂から形成されている。したがって、なお、受電ユニットの車両下方側が収納されたロアケースの全体が樹脂から形成されているため、高周波磁界が受電コイルに作用すること（非接触給電）が阻害されることない。

第５の態様に係る非接触型受電装置は、第１～第４のいずれか一態様に係る非接触型受電装置において、前記車両の底部に取り付けられ、前記受電ユニットの車両上方側を収容し、前記ロアケースと一体化されることで前記受電ユニットを格納すると共に、非磁性金属から形成されたアッパケースをさらに備える。

第５の態様によれば、アッパユニットに受電ユニットの車両上方側が収容され、アッパユニットとロアユニットを一体化することで、受電ユニットをケース内部に格納できる。ここで、受電装置には給電時に高周波磁界が作用するが、その一部が受電ユニット上方に位置する車体の鋼材に作用して車体の鋼材が加熱するおそれがある。しかし、本態様によれば、受電ユニットの車両上方側を収納するアッパユニットが非磁性金属から形成されているため、高周波磁界が受電ユニット上方の車体の鋼材に作用することが防止又は抑制され、車体の鋼材が加熱されることが防止又は抑制される。

第６の態様に係る非接触型受電装置は、第１～第５のいずれか一態様に係る非接触型受電装置において、前記シールドは、車体の底部に取り付けられた前記ロアケースのみに支持されている。

第６の態様によれば、シールドは、車体の底部に取り付けられたロアケースのみに支持されているため、排気管の熱がシールドからロアケースのみを介して受電ユニットに熱伝導される。したがって、シールドが樹脂と比較して相対的に熱伝導率が高いアルミニウム合金等で形成されていても、ロアケースが金属と比較して相対的に熱伝導率が低い樹脂から形成されているため、ロアケースから受電ユニットに到る熱伝導が抑制される。すなわち、受電ユニットの熱ストレスの増加が抑制される。

なお、「車両の底部に取り付けられた」ロアケースには、シールドを除く他部材を介して車両の底部に取り付けられたロアケースを含む。

第７の態様に係る非接触型受電装置は、第１～第６のいずれか一態様に係る非接触型受電装置において、前記非磁性金属は、アルミニウム合金である。

第７の態様によれば、非磁性金属がアルミニウム合金であるため、加工性に優れる。したがって、シールドやアッパケースをアルミニウム合金から形成することで、加工が容易になる。

第８の態様に係る非接触型受電装置は、第１～第７のいずれか一態様に係る非接触型受電装置において、前記樹脂とは、ガラス繊維強化プラスチックである。

第８の態様によれば、ロアケースに用いられる樹脂がガラス繊維強化プラスチックであるため強度を有し、車両の走行時に車両の底面に配設された受電装置に、路面から小石等があたり破損すること等が防止又は抑制される。

本開示は、シールドを介して受電ユニットに作用する熱ストレスを抑制することができる。

一実施形態に係る非接触型受電装置が配設された車両の側面図である。 一実施形態に係る非接触型受電装置が配設された車両の模式的な底面図である。 図２における３－３線断面図である。 受電ユニット、ロアケース、アッパケースを示す分解斜視図である。

以下、図１～図４を用いて一実施の形態に係る車両に搭載される非接触型受電装置について説明する。なお、各図において、矢印ＦＲは車両前方、矢印ＵＰは車両上方、矢印ＬＨは車両左側を示す。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る非接触型受電装置１０（以下、「受電装置１０」という）は、車両１２の底部１４に配設されている。したがって、車両１２を駐車場等に停車させ、駐車場の路面側に配設された送電装置１６の上方に受電装置１０を配置させることができる。その状態で、送電装置１６の送電コイルに高周波電流を流すことで生じた高周波磁界の作用で、受電装置１０の受電コイルに電流が流れ、送電装置１６から受電装置１０に非接触で給電可能とされているものである。

受電装置１０は、図３に示すように、受電ユニット２０と、ロアケース３０と、アッパケース４０と、シールド６０と、を有する。

受電ユニット２０は、図４に示すように、略矩形状に形成されており、内部に複数の受電コイルが配置された受電コイル部２２と、複数の整流器が配置された整流部２４とに分かれている。

また、受電ユニット２０は、図３及び図４に示すように、ロアケース３０とアッパケース４０に収納されるように構成されている。

ロアケース３０は、図４に示すように、受電ユニット２０の下半部が収容される凹部３２と、凹部３２の上端部から外側に延出され、凹部３２の周囲に形成されたフランジ部３４と、を有する。

なお、凹部３２の縦壁部の上端内側には、上方に突出した締結部３６が複数設けられている。締結部３６には、アッパケース４０と締結するためのネジ孔３６Ａが形成されている。

また、フランジ部３４には、シールド６０と締結するための複数のネジ孔３４Ａが形成されている。

また、ロアケース３０のうち、受電ユニット２０の受電コイル部２２が支持される部分（凹部３２及びフランジ部３４）を第１部３０Ａ、と、整流部２４が支持される部分（凹部３２及びフランジ部３４）を第２部３０Ｂという。

第１部３０Ａは、送電装置１６からの高周波磁界が受電ユニット２０の受電コイル部２２に作用するように、非導電性の樹脂材料、例えば、ＧＦＲＰ（Glass Fiber Reinforced Plastics： ガラス繊維強化プラスチック）から形成されている。なお、第１部３０Ａのフランジ部３４のみに、ネジ孔３４Ａが形成されている。

一方、第２部３０Ｂは、送電装置１６からの高周波磁界が作用すると、整流器にノイズが発生するおそれがあるため、磁界を遮断する非磁性金属材料、例えば、アルミウニム合金（一例として ＪＩＳ Ａ５０５２）から形成されている。

アッパケース４０は、図３に示すように、受電ユニット２０の上半部が収納され、下側に開口した凹部４２を有する。凹部４２の縦壁部には、複数のネジ孔４２Ａ（図４に二か所のみ表示）が形成されている。ロアケース３０の締結部３６をアッパケース４０の凹部４２の内部に進入させ、締結部３６のネジ孔３６Ａと凹部４２のネジ孔４２Ａに図示しないボルトが螺合され、ナットで締結されることにより、ロアケース３０とアッパケース４０が一体化される構成である。

なお、アッパケース４０は、全体が同一の材料、例えば、アルミニウム合金（一例として ＪＩＳ Ａ５０５２）から形成されている。

したがって、受電ユニット２０の下半分をロアケース３０の凹部３２に収容し、上半分をアッパケース４０の凹部４２に収容し、締結部３６を介してロアケース３０とアッパケース４０を締結することによって、受電ユニット２０がケース内部に格納固定される構成である。

また、アッパケース４０には、図３に示すように、複数の取付部４６（図４では図示省略）が凹部４２の上端から外側に延出して形成されている。車両１２の底部１４に設けられたブラケット５２に取付部４６が締結されることで、受電ユニット２０が車両１２の底部１４に取り付けられる構成である。

以下、このケース（ロアケース３０、アッパケース４０）に収納された受電ユニット２０を収納受電ユニット５０という。

この収納受電ユニット５０の外側には、図２に示すように、平板状のシールド６０が配設される。シールド６０は、図３に示すように、中央部に収納受電ユニット５０（ロアケース３０の凹部３２）を収容するための孔部６２が形成されている。

図３に示すように、シールド６０の孔部６２にロアケース３０の凹部３２を進入させることにより、ロアケース３０のフランジ部３４とシールド６０が重畳される。フランジ部３４のネジ孔３４Ａと図示しないシールド６０のネジ孔にボルト６４を螺合してナット６６で締結することにより、収納受電ユニット５０（ロアケース３０）にシールド６０が取り付けられる。すなわち、シールド６０が収納受電ユニット５０を介して車両１２の底部１４に取り付けられることになる。なお、ボルト６４とナット６６によるロアケース３０とシールド６０の締結箇所を締結部６８という。

また、シールド６０は、非磁性金属、例えば、加工性とコストの面からアルミニウム合金（一例として ＪＩＳ Ａ５０５２）で形成されている。

この結果、図２に示すように、収納受電ユニット５０を囲むように、シールド６０が配設される。

なお、車両１２の底部１４には、図２に示すように、車両前方側から車両後端部に向けて排気管７０が配設されているが、収納受電ユニット５０を回避するように、車両右側に回り込む形で配設されている。

この際、図２及び図３に示すように、排気管７０の一部がシールド６０と車両１２の底部１４との間に配置される。

（作用）

このように構成された受電装置１０が配設された車両１２を駐車場等に停止させ、駐車場の路面等に設けられた送電装置１６の上方に受電装置１０（受電ユニット２０）を位置させる。

この状態で、送電装置１６の送電コイルに高周波電流を流すことにより、高周波磁界の作用により受電ユニット２０の受電コイルに電流が流れる。すなわち、送電装置１６から受電装置１０に給電される。

この際、受電ユニット２０の下側（送電装置１６側）に配設されるロアケース３０の第１部３０Ａは、非導電性の樹脂、例えば、ＧＦＲＰから形成されているため、受電ユニット２０の受電コイル部２２に対する送電装置１６（送電コイル）からの高周波磁界の作用が阻害されることはない。すなわち、送電装置１６から受電装置１０（受電ユニット２０）に対する電力供給に支障はない。

また、ロアケース３０の第２部３０Ｂは、非磁性金属、例えば、アルミニウム合金から形成されているため、送電装置１６側から作用する磁界が受電ユニット２０の整流部２４に作用することが防止又は抑制され、整流器にノイズ発生等の不具合が発生することを防止又は抑制できる。

一方、図２及び図３に示すように、収納受電ユニット５０の周囲に配置されたシールド６０は、非磁性金属、例えばアルミニウム合金から形成されているため、送電装置１６で生ずる高周波磁界がシールド６０の上方に位置する車両１２の車体の鋼材に作用し、車体の鋼材を加熱することを防止又は抑制することができる。

また、車両１２の底部１４において、図２及び図３に示すように、配置スペースの関係上、排気管７０がシールド６０に近接して配置されている。特に、排気管７０の一部は、底面視においてシールド６０と重複（上下に重なって）配置されている。

したがって、車両１２の走行時や走行停止時に排気管７０が高温になっている場合には、排気管７０から熱伝導率が樹脂と比較して相対的に高いアルミニウム合金から形成されたシールド６０を介してロアケース３０に熱が伝導される。ここで、ロアケース３０の第１部３０Ａは、金属と比較して熱伝導率が相対的に低いＧＦＲＰから形成されているため、ケース内に収納された受電ユニット２０に作用する熱ストレスが低減される。すなわち、アルミニウム合金から形成されたシールド６０と比較して熱伝導率が１／１００程度のＧＦＲＰから形成されたロアケース３０を介して排気管７０から受電ユニット２０に熱伝導されるため、受電ユニット２０の熱ストレスが抑制される。

特に、ロアケース３０は、アッパケース４０との締結箇所（締結部３６）とは別に、フランジ部３４でシールド６０に締結されている。換言すれば、シールド６０は、ロアケース３０にのみ支持（締結）されている。したがって、シールド６０から受電ユニット２０に到る熱伝導経路は樹脂から形成されたロアケース３０を介して受電ユニット２０に到る経路のみとなり、熱伝導が抑制され、受電ユニット２０の熱ストレスが一層抑制される。

なお、ロアケース３０において、受電ユニット２０の受電コイル部２２に対応する部分（第１部３０Ａ）は非導電性樹脂できているため、送電装置１６の送電コイルに高周波電流を流して受電ユニット２０の受電コイルに電流を流す際に、ロアケース３０の第１部３０Ａに電流が流れて受電ユニット２０に対する給電効率を低下させることが防止又は抑制される。

特に、ロアケース３０の第１部３０Ａにのみ設けられた締結部６８を介してロアケース３０とシールド６０とが締結されているため、シールド６０から締結部６８を介した熱伝導はロアケース３０の非導電性樹脂（ＧＦＲＰ）が形成された第１部３０Ａにのみ行われることになる。したがって、ロアケース３０から受電ユニット２０への熱伝導が抑制され、受電ユニット２０の熱ストレスの増加が抑制される。

また、ロアケース３０において、受電ユニット２０の受電コイル部２２を支持する部分（第１部３０Ａ）を、非導電性樹脂、例えば、ＧＦＲＰで形成することによりロアケース３０は十分な強度を確保でき、路面から石等がぶつかっても変形、破損を防止又は抑制することができる。

一方、ロアケース３０において、受電ユニット２０の整流部２４を支持する部分（第２部３０Ｂ）は、非磁性金属、例えばアルミニウム合金から形成されているため、送電装置１６からの高周波磁界が遮蔽され、整流器等で不具合、例えば、ノイズが発生すること等が防止される。

さらに、アッパケース４０を非磁性金属、例えば、アルミニウム合金から形成することによって、アッパケース４０の上部に位置する車体（の鋼材）に給電時に高周波磁界が作用して加熱されることを防止又は抑制することができる。

（実施形態の補足説明）

本実施形態では、受電ユニット２０が受電コイル部２２と整流部２４とを有するものとして説明したが、受電コイル部２２（受電コイル）のみが配設されているものでも良い。この場合には、整流器は受電ユニット２０とは別個の場所（例えば、電池パック内や車室内等）に配設されている。このように、受電ユニット２０に受電コイルのみが配設されている場合には、ロアケース３０全体が非導電性樹脂で形成される。

また、本実施形態において、ロアケース３０の第１部３０Ａの材料の一例としてＧＦＲＰを説明したが、これに限定するものではない。さらに、非導電性樹脂であれば好ましいが、その他の樹脂でも良い。

また、本実施形態において、ロアケース３０の第２部３０Ｂは、非磁性金属から形成されるのが好ましいが、これに限定されるものではない。

さらに、本実施形態において、ロアケース３０の第２部３０Ｂ、シールド６０、アッパケース４０をアルミニウム合金で形成すると説明したが、非磁性金属であれば特に限定するものでない。また、ロアケース３０の第２部３０Ｂ、シールド６０、アッパケース４０がそれぞれ異なる金属であっても良い。

また、本実施形態において、ロアケース３０とアッパケース４０は締結部３６を介して一体化する例を示したが、ロアケース３０がシールド６０とは別にアッパケース４０と一体化可能であれば、特に限定するものではない。

さらに、本実施形態において、アッパケース４０を非磁性金属で形成するとしたが、必須ではない。例えば、アッパケース４０を樹脂で形成しても良い。上記のように、受電ユニット２０に受電コイルのみが配設され、ロアケース３０全体が非導電性樹脂で形成される場合には、ロアケース３０も非導電性樹脂で形成することが考えられる。

その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは勿論である。

１０ 非接触型受電装置
１２ 車両
１４ 底部
２０ 受電ユニット
２２ 受電コイル部
３０ ロアケース
３０Ａ 第１部（受電コイル部を支持する部分）
３０Ｂ 第２部（受電コイル部以外の部分を支持する部分）
４０ アッパケース
６０ シールド

Claims (8)

1. 車両の底部に配設され、送電装置の送電コイルと対向配置されることにより非接触で受電可能とされた受電コイルを含む受電ユニットと、
   前記車両の底部に取り付けられ、前記受電ユニットの車両下方側を収容して支持し、当該受電ユニットにおいて少なくとも受電コイルが配置された受電コイル部を支持する部分が樹脂から形成されたロアケースと、
   前記ロアケースに支持されると共に底面視で前記ロアケースを囲むように配置され、非磁性金属から形成されたシールドと、
   を備える非接触型受電装置。
2. 前記樹脂は、非導電性である請求項１記載の非接触型受電装置。
3. 前記ロアケースは、前記受電ユニットにおける前記受電コイル部以外の部分を支持する部分が非磁性金属から形成されている請求項１又は２記載の非接触型受電装置。
4. 前記受電ユニットは前記受電コイル部のみからなり、前記ロアケースは全体が樹脂から形成されている請求項１又は２記載の非接触型受電装置。
5. 前記車両の底部に取り付けられ、前記受電ユニットの車両上方側を収容し、前記ロアケースと一体化されることで前記受電ユニットを格納すると共に、非磁性金属から形成されたアッパケースをさらに備える請求項１～４のいずれか一項記載の非接触型受電装置。
6. 前記シールドは、前記車両の底部に取り付けられた前記ロアケースのみに支持されている請求項１～５のいずれか一項記載の非接触型受電装置。
7. 前記非磁性金属は、アルミニウム合金である請求項１～６のいずれか一項様記載の非接触型受電装置。
8. 前記樹脂は、ガラス繊維強化プラスチックである請求項１～７のいずれか一項記載の非接触型受電装置。