特開 2015-104218 車両用非接触充電ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-104218(P2015-104218A)

(43)【公開日】2015年6月4日

(54)【発明の名称】車両用非接触充電ユニット

(51)【国際特許分類】

   H02J 17/00 20060101AFI20150508BHJP

   B60L 11/18 20060101ALI20150508BHJP

   B60L 5/00 20060101ALI20150508BHJP

   H01F 38/14 20060101ALI20150508BHJP

【ＦＩ】

   H02J17/00 B

   B60L11/18 C

   B60L5/00 B

   H01F23/00 B

   H02J17/00 X

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】6

(21)【出願番号】特願2013-243000(P2013-243000)

(22)【出願日】2013年11月25日

(71)【出願人】

【識別番号】308013436

【氏名又は名称】小島プレス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田山 照人

【テーマコード（参考）】

5H105

5H125

【Ｆターム（参考）】

5H105AA17

5H105BA09

5H105BB05

5H105CC07

5H105CC19

5H105DD10

5H105EE15

5H125AA01

5H125AC12

5H125AC27

5H125FF15

(57)【要約】

【課題】円滑な充電を妨げることなく、車両底面における非接触充電システムの各ユニットの搭載スペースを縮小可能な、車両用非接触充電ユニットを提供する。
【解決手段】車両底面には、非接触受電ユニット１２の、コイル２６及びコンデンサ２２を有するＬＣ回路が、当該底面に沿って隣接して（横並びに）設置されている。非接触受電ユニット１２は、非接触受電ユニット１２と路面に設けられた非接触給電ユニットとの間の侵入物を検出する侵入センサ用アンテナコイル１４を更に備えており、当該コイル１４は、コンデンサ２２に積層されるように配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両底面に当該底面に沿って隣接して設置されたコイル及びコンデンサを有するＬＣ回路を備え、路面に設置された非接触給電ユニットからの電力を受電する、非接触受電ユニットと、
前記コンデンサに積層されるように配置され、前記非接触給電ユニットと非接触受電ユニットとの間の侵入物を検出する侵入センサ用アンテナコイルと、
を備えることを特徴とする、車両用非接触充電ユニット。

【請求項2】

請求項１に記載の車両用非接触充電ユニットであって、
前記コンデンサには、前記非接触給電ユニットの制御部との通信を行う通信アンテナコイルが積層されていることを特徴とする、車両用非接触充電ユニット。

【請求項3】

請求項１または２に記載の車両用非接触充電ユニットであって、
前記コイルとコンデンサの配列方向に直交する軸周りに、前記コイルが捲回されていることを特徴とする、車両用非接触充電ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用非接触充電ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

いわゆるハイブリッド車両や電気自動車では、車両の駆動源として、回転電機が用いられている。回転電機の電源として、車両には二次電池が搭載されている。二次電池の充電システムとして、例えば特許文献１のような、非接触充電システムが知られている。

【0003】

非接触充電システムでは、車両の底面（アンダーカバー）に、受電ユニットを設ける。また、路面には給電ユニットを設ける。受電ユニット及び給電ユニットにはそれぞれコイルが設けられており、受電ユニットと給電ユニットとを対向させるとともに、電磁誘導法や、電磁誘導を行うＬＣ回路の共振条件を利用した共鳴法等を用いて、受電ユニットから給電ユニットに、非接触に電力を送る。

【0004】

車両には、給電ユニットから受電ユニットへの電力送電を円滑に行うための付帯設備が設けられている。例えば、図２に示すように、給電ユニットと受電ユニット１００の間への異物の侵入を検知する侵入センサが設けられる。路面の給電ユニットと車両底面の受電ユニット１００の間について検出を行うことから、侵入センサのアンテナコイル（ダイポールアンテナ）１０２は車両底面に設けられ、路面側に指向される。また、給電ユニット側との通信を行うための通信ユニットが車両に設けられている。給電ユニット側の通信アンテナコイルが路面に設けられている場合、受電ユニット側の通信アンテナコイル１０４は、車両の底面に設けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１０／１０６６４８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、車両の底面における非接触充電システムの各ユニットの搭載スペースの縮小を図るために、受電ユニット１００、侵入センサ用アンテナコイル１０２、及び通信アンテナコイル１０４を一箇所にまとめることが考えられる。しかし、その配置によっては、アンテナコイル１０２、１０４と受電ユニット１００のコイルとの相互インダクタンスが生じて、円滑な充電が困難となるおそれがある。そこで、本発明は、円滑な充電を妨げることなく、車両底面における非接触充電システムの各ユニットの搭載スペースを縮小可能な、車両用非接触充電ユニットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る車両用非接触充電ユニットは、車両底面に当該底面に沿って隣接して設置されたコイル及びコンデンサを有するＬＣ回路を備え路面に設置された非接触給電ユニットからの電力を受電する非接触受電ユニットと、前記コンデンサに積層されるように配置され、前記非接触給電ユニットと非接触受電ユニットとの間の侵入物を検出する侵入センサ用アンテナコイルと、を備える。

【0008】

また、上記発明において、前記コンデンサには、前記非接触給電ユニットの制御部との通信を行う通信アンテナコイルが積層されていることが好適である。

【0009】

また、上記発明において、前記コイルとコンデンサの配列方向に直交する軸周りに、前記コイルが捲回されていることが好適である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、円滑な充電を妨げることなく、車両底面における非接触充電システムの各ユニットの搭載スペースの縮小が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態に係る車両用非接触充電ユニットを例示する図である。

【図2】従来の車両用非接触充電ユニットを例示する図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１に、本実施形態に係る車両用非接触充電ユニット１０を例示する。車両用非接触充電ユニット１０は、非接触受電ユニット１２、侵入センサ用アンテナコイル１４、通信ユニット用アンテナコイル１６、及びシールドケース１８を備える。なお、図１に示す車両用非接触充電ユニット１０は、車両底面を背にして、路面に露出する側が示されている。また、車両用非接触充電ユニット１０は、例えば車両底面の中央部に設置されてよい。

【0013】

シールドケース１８は、非接触充電のような大電流を扱う際に生じる磁界をシールドケースの外に出さない（閉じ込める）ためのものであり、例えば金属材料から構成される。シールドケース１８は、非接触受電ユニット１２、侵入センサ用アンテナコイル１４及び通信ユニット用アンテナコイル１６を収容する。路面との接触を防ぐために、シールドケース１８は車両底面から路面までの高さが低くなるように形成されていることが好適である。例えば、シールドケース１８は、車両底面に沿った平板及びその縁辺に設けられて車両底面とは略垂直な縁壁を設けた、角盆形状であってよい。さらに、シールドケース１８の開口を、樹脂等の非磁性材料で覆うようにして、収容物を保護するようにしてもよい。

【0014】

非接触受電ユニット１２は、コイルユニット２０及びコンデンサ２２を備える。コイルユニット２０は、コア２４にコイル２６が巻き回されて構成される。路面との接触を防ぐために、コア２４は薄い平板形状であってよい。ここで、コイル２６から生じる磁束が侵入センサ用アンテナコイル１４や通信ユニット用アンテナコイル１６を通過しないように、コイル２６をコア２４に捲回する（巻き回す）ことが好適である。例えば、コイル２６の捲回軸Ｌ１が、コイルユニット２０とコンデンサ２２が配列される配列方向Ｌ０に対して直交するように、コイル２６をコア２４に捲回する。

【0015】

コンデンサ２２は、コア２４と同様にして路面との接触を防ぐために、薄い平板形状の角型コンデンサであってよい。コイルユニット２０及びコンデンサ２２は、車両底面に、当該底面に沿って隣接するようにして（すなわち横並びに）設置される。この設置の際に、その最大面積面（平板の板面）が路面に対向するように、コイルユニット２０及びコンデンサ２２を設置することが好適である。

【0016】

非接触受電ユニット１２は、路面に設置された非接触給電ユニット（図示せず）から電力を受電する。非接触受電ユニット１２及び非接触給電ユニットは、いわゆる共鳴法によって電力送電を行うものであってよい。非接触受電ユニット１２は、コイルユニット２０及びコンデンサ２２によって、ＬＣ共振回路を構成している。共振回路を構成することで、高いＱ値が得られる。Ｑ値は振動の状態を表す無次元のパラメータであり、Ｑ値が高ければ、振動系にエネルギーが長時間保存され、電力の伝送距離が長くなる。このように、非接触受電ユニット１２と、路面に設けられた給電ユニットのＱ値を高くすることで、高効率の（損失の少ない）非接触給電が可能となる。

【0017】

侵入センサ用アンテナコイル１４は、車両底面に設けられた非接触受電ユニット１２と、路面に設けられた非接触給電ユニットとの間の異物の侵入を検知するためのアンテナである。侵入センサは、いわゆる電波式のものであってよく、侵入センサ用アンテナコイル１４は、例えばダイポールアンテナであってよい。

【0018】

侵入センサ用アンテナコイル１４は、非接触受電ユニット１２の、コンデンサ２２に積層される様にして配置されている。侵入センサ用アンテナコイル１４を、非接触受電ユニット１２のコイルユニット２０に積層させると、コイルユニット２０と侵入センサ用アンテナコイル１４とが近接して相互インダクタンスが発生し、円滑な充電が妨げられるおそれがあるが、本実施形態の様に、コンデンサ２２に侵入センサ用アンテナコイル１４を配置することで、コイルユニット２０に積層させる場合と比較して、コイルユニット２０と侵入センサ用アンテナコイル１４とが離間するので、相互インダクタンスの影響は軽減される。また、コンデンサ２２に侵入センサ用アンテナコイル１４を配置することで、車両底面における、非接触受電ユニットを構成する各ユニットの搭載スペースを縮小できる。

【0019】

侵入センサ用アンテナコイル１４は、路面との接触を防ぐために、平板状に形成されていてよい。コンデンサ２２への積層の際に、その最大面積面が路面に対向するように、侵入センサ用アンテナコイル１４を積層することが好適である。また、侵入センサ用アンテナコイル１４は、非接触受電ユニット１２のコンデンサ２２よりも小型であってよい。例えば、侵入センサ用アンテナコイル１４の、路面に対向する平面の面積は、コンデンサ２２の同面積よりも小さく形成されていてよい。

【0020】

コンデンサ２２上には、侵入センサ用アンテナコイル１４のみでなく、当該アンテナコイル１４からの信号を処理する検波回路や、当該アンテナコイル１４に電波を送信させる発振回路も積層させてよい。この場合、検波回路から出力される信号を送信する信号線や発振回路に電力を送る導線を、例えば、シールドケース１８から車両内部の制御ユニットまで延設させる。検波回路や発振回路をシールドケース１８外に設ける場合は、シールドケース１８内の侵入センサ用アンテナコイル１４と、シールドケース１８外の検波回路や発振回路を繋ぐ信号線を、例えば、シールドケース１８を跨ぐ、または一部貫通するようにして設ける。

【0021】

通信ユニット用アンテナコイル１６は、非接触給電ユニットの制御部（図示せず）との通信を行う通信ユニットのアンテナコイルである。通信ユニット用アンテナコイル１６は、例えば、パッチアンテナであってよい。

【0022】

通信ユニット用アンテナコイル１６は、侵入センサ用アンテナコイル１４と同様に、非接触受電ユニット１２の、コンデンサ２２に積層されるようにして配置される。コンデンサ２２に通信ユニット用アンテナコイル１６を配置することで、コイルユニット２０に積層させる場合と比較して、コイルユニット２０と通信ユニット用アンテナコイル１６とが離間するので、相互インダクタンスの影響は軽減される。また、コンデンサ２２上に通信ユニット用アンテナコイル１６を配置することで、車両底面における、非接触受電ユニットを構成する各ユニットの搭載スペースを縮小できる。

【0023】

通信ユニット用アンテナコイル１６は、路面との接触を防ぐために、平板状に形成されていてよい。コンデンサ２２への積層の際に、その最大面積面が路面に対向するように、通信ユニット用アンテナコイル１６を積層することが好適である。

【0024】

また、通信ユニット用アンテナコイル１６は、非接触受電ユニット１２のコンデンサ２２よりも小型であってよい。例えば、通信ユニット用アンテナコイル１６の、路面に対向する平面の面積は、コンデンサ２２の同面積よりも小さくなるように形成されていてよい。具体的には、通信ユニット用アンテナコイル１６と侵入センサ用アンテナコイル１４の上記面積が、コンデンサ２２の上記面積以下であることが好適である。

【0025】

また、通信ユニット用アンテナコイル１６は、車両内部の制御ユニットに信号を伝送する。通信ユニット用アンテナコイル１６と制御ユニットを繋ぐ信号線は、シールドケース１８を跨ぐ、または一部貫通するようにして設けることが好適である。

【0026】

本実施形態のように、非接触受電ユニット１２、侵入センサ用アンテナコイル１４及び通信ユニット用アンテナコイル１６を１箇所にまとめることで、これらの機器から延設される信号線や導線などをまとめて配索することが可能となる。したがって、これらの機器が分散配置されていた場合と比較して、配索作業が簡便になる。

【符号の説明】

【0027】

１０ 車両用非接触充電ユニット、１２ 非接触受電ユニット、１４ 侵入センサ用アンテナコイル、１６ 通信ユニット用アンテナコイル、１８ シールドケース、２０ コイルユニット、２２ コンデンサ、２４ コア、２６ コイル。

【図1】

【図2】