車両
【課題】車両外部に配置された送電用コイルと、車両の底面に配置された受電用コイルとの位置決めの容易化が図られた車両を提供する。
【解決手段】車両１００は、車両の外部に設置された送電用コイルユニット２２３Ａと非接触の状態で電力を受電可能とされ、車両の底面に配置された受電用コイルユニット１１０と、車両の底面に設けられたガイド板１１２Ａ，１１２Ｂとを備えた車両であって、送電用コイルユニット２２３Ａは、底面よりも下方に位置し、少なくとも車両の幅方向に移動可能なように設けられ、ガイド板１１２Ａ，１１２Ｂは、送電用コイルユニット２２３Ａを送電コイルの下方に位置する充電エリアＲ内に案内する。
【解決手段】車両１００は、車両の外部に設置された送電用コイルユニット２２３Ａと非接触の状態で電力を受電可能とされ、車両の底面に配置された受電用コイルユニット１１０と、車両の底面に設けられたガイド板１１２Ａ，１１２Ｂとを備えた車両であって、送電用コイルユニット２２３Ａは、底面よりも下方に位置し、少なくとも車両の幅方向に移動可能なように設けられ、ガイド板１１２Ａ，１１２Ｂは、送電用コイルユニット２２３Ａを送電コイルの下方に位置する充電エリアＲ内に案内する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に関し、特に、非接触で外部から電力を受電可能な車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平９−２１３３７８号公報に記載された電気自動車用充電システム、特開平９−１７２７４３号公報に記載された充電装置、および特開２００３−６１２６６号公報に記載された駐機設備などのように、従来から、電磁誘導を利用して、車両に搭載されたバッテリを充電する充電システムや充電装置などが各種提案されている。
【０００３】
さらに、近年では、特開２００９−１０６１３６号公報に記載された車両のように、電磁場を介して外部から電力を受電する車両についても各種提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２１３３７８号公報
【特許文献２】特開平９−１７２７４３号公報
【特許文献３】特開２００３−６１２６６号公報
【特許文献４】特開２００９−１０６１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の車両には、車両外部に配置された送電用コイルユニットと、車両の底面に設けられた受電用コイルユニットとの位置決めを行う構成を備えていない。このため、充電の前段階において、受電用コイルと受電用コイルとの位置決めを行うことが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記のような課題にか鑑みてなされたものであって、その目的は、車両外部に配置された送電用コイルと、車両の底面に配置された受電用コイルとの位置決めの容易化が図られた車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る車両は、車両の外部に設置された送電用コイルと非接触の状態で電力を受電可能とされ、車両の底面に配置された受電用コイルと、車両の底面に設けられたガイド部とを備える。上記送電用コイルは、底面よりも下方に位置し、少なくとも車両の幅方向に移動可能なように設けられ、ガイド部は、送電用コイルを送電コイルの下方に位置する所定の範囲内に案内する。
【０００８】
好ましくは、互いに車両の幅方向に間隔をあけて設けられた第１後輪および第２後輪をさらに備え、ガイド部は、第１後輪よりも後方に設けられた第１ガイド板と、第２後輪よりも後方に設けられた第２ガイド板とを含む。
【０００９】
好ましくは、上記第１ガイド板と第２ガイド板とは、第１ガイド板および第２ガイド板の車両の幅方向の距離が車両の後方に向けて大きくなるように形成される。好ましくは、上記ガイド部によって案内された送電用コイルを所定の範囲内に位置決めする位置決め部材をさらに備える。好ましくは、上記位置決め部材は、緩衝部材とされる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、車両外部に配置された送電用コイルと、車両に搭載された受電用コイルとの位置決めを簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係る充電設備を模式的に示す斜視図である。
【図２】車両１００の後方部分を示す側面図である。
【図３】図２に示す車両１００の背面を示す背面図である。
【図４】コイル搭載器２２０を模式的に示す斜視図である。
【図５】図５は、コイル搭載器２２０の断面図である。
【図６】送電用コイルユニット２２３および緩衝部材２２４の断面図である。
【図７】車両１００に搭載された受電用コイルユニット１１０の側断面図である。
【図８】受電用コイルユニット１１０の断面図である。
【図９】給電設備２００から車両１００に電力を送電する送電原理を説明する模式図である。
【図１０】電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。
【図１１】図１に示した車両１００の詳細構成図である。
【図１２】車両１００を給電設備２００の駐車スペースに駐車するときの様子を車両１００側からの視線で示した模式図である。
【図１３】車両１００を給電設備２００の駐車スペースに駐車するときの様子を車両１００側からの視線で示した模式図である。
【図１４】車両１００を給電設備２００の駐車スペースに駐車するときの様子を車両１００側からの視線で示した模式図である。
【図１５】ガイド板１１２Ａ、１１２Ｂの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態に係る車両および充電システムについて図１から図１５を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る充電設備を模式的に示す斜視図である。車両１００は、停車した状態で給電設備２００によって充電される。
【００１３】
給電設備２００は、車両１００が駐車する駐車スペースに設けられており、給電設備２００は、車両１００の後輪１０１を止める輪止２０１と、コイル搭載器２２０と、コイル搭載器２２０に接続された高周波電力ドライバ２２１と、高周波電力ドライバ２２１が接続された交流電源２２２とを含む。
【００１４】
交流電源２２２は、車両外部の電源であり、たとえば、系統電源である。高周波電力ドライバ２２１は、交流電源２２２から受ける電力を高周波の電力に変換し、その変換した電力をコイル搭載器２２０に供給する。なお、高周波電力ドライバ２２１が生成する高周波電力の周波数は、たとえば１Ｍ〜１０数ＭＨｚである。コイル搭載器２２０および輪止２０１は地面に設置されている。なお、この図１に示す例においては、地面に白線２０２などの目印線が設けられている。運転手は、白線２０２を確認しながら車両１００を操作することで、コイル搭載器２２０から電力を受け取り可能なように車両１００を駐車スペースに配置することができる。
【００１５】
図２は、車両１００の後方部分を示す側面図である。この図２に示すように、車両１００は、受電用コイルユニット１１０と、バッテリ１５０とを含む。
【００１６】
受電用コイルユニット１１０は、たとえば、リヤフロアパネル１１１の下面に配置されている。リヤフロアパネル１１１は、車両１００内部と外部とを区画するものであり、車両１００の下面に相当する。バッテリ１５０は、リヤフロアパネル１１１の上面上に搭載されている。バッテリ１５０は、受電用コイルユニット１１０の上方に配置されている。
【００１７】
バッテリ１５０を充電するときには、車両１００は、給電設備２００の駐車スペースに停車する。車両１００が給電設備２００の駐車スペースに停車すると、受電用コイルユニット１１０は、コイル搭載器２２０の上方に位置する。受電用コイルユニット１１０とコイル搭載器２２０とが対向した状態で、コイル搭載器２２０は受電用コイルユニット１１０に電力を送電し、受電用コイルユニット１１０が電力を受け取り、バッテリ１５０が充電される。なお、電力の送電方法の詳細については後述する。
【００１８】
この図２に示すように、受電用コイルユニット１１０は、車両１００の前後方向の中央部よりも後方側に配置されている。このため、バッテリ１５０を充電するときには、車両１００は後進しながら駐車スペースに入り込む。
【００１９】
図３は、図２に示す車両１００の背面を示す背面図である。この図３に示すように、車両１００のリヤフロアパネルまたはリヤバンパの下面には、ガイド部１１３が設けられており、ガイド部１１３は、車両１００の幅方向に間隔をあけて設けられた２つのガイド板１１２Ａ，１１２Ｂを含む。
【００２０】
図４は、コイル搭載器２２０を模式的に示す斜視図であり、図５は、コイル搭載器２２０の断面図である。図４に示すように、コイル搭載器２２０は、送電用コイルユニット２２３と、送電用コイルユニット２２３の外周に装着された環状の緩衝部材２２４と、送電用コイルユニット２２３を支持する支持台２２５と、支持台２２５の底面に設けられた車輪２２６とを含む。
【００２１】
図５に示すように、送電用コイルユニット２２３は、樹脂ケース２２７と、樹脂ケース２２７内に配置された筒状のボビン２２８と、ボビン２２８の外周面に装着された一次コイル２２９および一次自己共振コイル２３０と、樹脂ケース２２７の内周面に形成されたシールド材２３１とを含む。
【００２２】
一次コイル２２９と、一次自己共振コイル２３０とは、ボビン２２８の高さ方向に間隔をあけて設けられている。シールド材２３１は、上方に向けて開口するように形成されており、樹脂ケース２２７の内周面および底面上に形成されている。緩衝部材２２４は、樹脂ケース２２７の外周面に装着されており、弾性変形可能な樹脂などから形成されている。
【００２３】
支持台２２５は、バネ収容ケース２３２と、バネ収容ケース２３２内に収容された複数のバネ２３３とを含む。バネ収容ケース２３２の上面には、送電用コイルユニット２２３が固定されている。バネ収容ケース２３２の下面には、複数の車輪２２６が設けられており、バネ収容ケース２３２の下面には、開口部２３４が形成されている。開口部２３４には、地面に立設された中空状の筒部２３５が挿入されている。筒部２３５の外周面と開口部２３４との間には、所定の間隔が設けられている。バネ２３３の一方の端部は、バネ収容ケース２３２の内周面に固定されており、バネ２３３の他方の端部は、筒部２３５に固定されている。バネ２３３は、筒部２３５の周方向に間隔をあけて複数設けられている。
【００２４】
筒部２３５内には、ケーブル２３６が挿入されている。ケーブル２３６の一端は一次コイル２２９に接続されており、他端は、上記の高周波電力ドライバ２２１に接続されている。このコイル搭載器２２０において、緩衝部材２２４が外部から押されると、バネ２３３が弾性変形し、バネ収容ケース２３２および送電用コイルユニット２２３が一体的に移動する。
【００２５】
ここで、緩衝部材２２４に外力が加えられていない状態では、開口部２３４の開口部縁部と、筒部２３５の外周面との間には隙間が形成されており、バネ収容ケース２３２および送電用コイルユニット２２３は、水平方向に移動可能となっている。このため、バネ収容ケース２３２および送電用コイルユニット２２３は、図１に示す車両１００の幅方向に移動可能となっている。
【００２６】
図６は、送電用コイルユニット２２３および緩衝部材２２４の断面図である。この図６に示すように、ボビン２２８内には、キャパシタ２３７が収容されており、このキャパシタ２３７は、一次自己共振コイル２３０に接続されている。ケーブル２３６は、ボビン２２８内に引き出されており、ケーブル２３６はボビン２２８の外周面に装着された一次コイル２２９に接続されている。
【００２７】
図７は、車両１００に搭載された受電用コイルユニット１１０の側断面図である。この図７に示すように、受電用コイルユニット１１０は、樹脂ケース１１４と、樹脂ケース１１４内に設けられた筒状のボビン１１５と、ボビン１１５の外周面に装着された二次コイル１１６および二次自己共振コイル１１７と、樹脂ケース１１４とを含む。
【００２８】
二次自己共振コイル１１７と、二次コイル１１６とは、高さ方向に間隔をあけて設けられており、二次コイル１１６は二次自己共振コイル１１７の上方に配置されている。シールド材１１８は、樹脂ケース１１４の内表面のうち、上面および内周面に設けられている。図８は、受電用コイルユニット１１０の断面図であり、図８に示すように、ボビン１１５内には、キャパシタ１１９が配置されており、キャパシタ１１９は、二次自己共振コイル１１７に接続されている。
【００２９】
図９は、給電設備２００から車両１００に電力を送電する送電原理を説明する模式図である。図９においては、送電原理を説明するために、構成を簡略化している。本実施の形態においては、共鳴法による送電方法が採用されている。この共鳴法では、２つの音叉が共鳴するのと同様に、同じ固有振動数を有する２つのＬＣ共振コイルが電磁場（近接場）において共鳴することによって、一方のコイルから他方のコイルへ電磁場を介して電力が伝送される。
【００３０】
具体的には、交流電源２２２に高周波電力ドライバを介して一次コイル２２９を接続し、電磁誘導により一次コイル２２９と磁気的に結合される一次自己共振コイル２３０へ１Ｍ〜１０数ＭＨｚの高周波電力を給電する。一次自己共振コイル２３０は、コイル自身のインダクタンスと浮遊容量とによるＬＣ共振器であり、一次自己共振コイル２３０と同じ共振周波数を有する二次自己共振コイル１１７と電磁場（近接場）を介して共鳴する。そうすると、一次自己共振コイル２３０から二次自己共振コイル１１７へ電磁場を介してエネルギー（電力）が移動する。二次自己共振コイル１１７へ移動したエネルギー（電力）は、電磁誘導により二次自己共振コイル１１７と磁気的に結合される二次コイル１１６によって取出され、バッテリ１５０へ供給される。なお、共鳴法による送電は、一次自己共振コイル２３０と二次自己共振コイル１１７との共鳴強度を示すＱ値がたとえば１００よりも大きいときに実現される。
【００３１】
図１０は、電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図１０を参照して、電磁界は３つの成分を含む。曲線ｋ１は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線ｋ２は、波源からの距離の２乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線ｋ３は、波源からの距離の３乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。
【００３２】
この中でも波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域があるが、共鳴法では、この近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギー（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、近接場を利用して、同じ固有振動数を有する一対の共鳴器（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、一方の共鳴器（一次自己共振コイル）から他方の共鳴器（二次自己共振コイル）へエネルギー（電力）を伝送する。この近接場は遠方にエネルギー（電力）を伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電磁界」によりエネルギー（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。
【００３３】
図１１は、図１に示した車両１００の詳細構成図である。図１１を参照して、車両１００は、バッテリ１５０と、システムメインリレーＳＭＲ１と、昇圧コンバータ１６２と、インバータ１６４，１６６と、モータジェネレータ１７２，１７４と、エンジン１７６と、動力分割装置１７７と、駆動輪１７８とを含む。また、車両１００は、二次自己共振コイル１１７と、二次コイル１１６と、整流器１４０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２と、システムメインリレーＳＭＲ２と、電圧センサ１９０とをさらに含む。さらに、車両１００は、制御装置１８０とをさらに含む。
【００３４】
この車両１００は、エンジン１７６およびモータジェネレータ１７４を動力源として搭載する。エンジン１７６およびモータジェネレータ１７２，１７４は、動力分割装置１７７に連結される。そして、車両１００は、エンジン１７６およびモータジェネレータ１７４の少なくとも一方が発生する駆動力によって走行する。エンジン１７６が発生する動力は、動力分割装置１７７によって２経路に分割される。すなわち、一方は駆動輪１７８へ伝達される経路であり、もう一方はモータジェネレータ１７２へ伝達される経路である。
【００３５】
モータジェネレータ１７２は、交流回転電機であり、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータ１７２は、動力分割装置１７７によって分割されたエンジン１７６の運動エネルギーを用いて発電する。たとえば、バッテリ１５０の充電状態（「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも称される。）が予め定め
られた値よりも低くなると、エンジン１７６が始動してモータジェネレータ１７２により発電が行なわれ、バッテリ１５０が充電される。
【００３６】
モータジェネレータ１７４も、交流回転電機であり、モータジェネレータ１７２と同様に、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータ１７４は、バッテリ１５０に蓄えられた電力およびモータジェネレータ１７２により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、モータジェネレータ１７４の駆動力は、駆動輪１７８に伝達される。
【００３７】
また、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、運動エネルギーや位置エネルギ
ーとして車両に蓄えられた力学的エネルギーが駆動輪１７８を介してモータジェネレータ１７４の回転駆動に用いられ、モータジェネレータ１７４が発電機として作動する。これにより、モータジェネレータ１７４は、走行エネルギーを電力に変換して制動力を発生する回生ブレーキとして作動する。そして、モータジェネレータ１７４により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。
【００３８】
動力分割装置１７７は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１７６のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、モータジェネレータ１７２の回転軸に連結される。リングギヤはモータジェネレータ１７４の回転軸および駆動輪１７８に連結される。
【００３９】
バッテリ１５０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池から成る。バッテリ１５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２から供給される電力を蓄えるほか、モータジェネレータ１７２，１７４によって発電される回生電力も蓄える。そして、バッテリ１５０は、その蓄えた電力を昇圧コンバータ１６２へ供給する。なお、バッテリ１５０として大容量のキャパシタも採用可能であり、給電設備２００（図１）から供給される電力やモータジェネレータ１７２，１７４からの回生電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力を昇圧コンバータ１６２へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。
【００４０】
システムメインリレーＳＭＲ１は、バッテリ１５０と昇圧コンバータ１６２との間に配設される。システムメインリレーＳＭＲ１は、制御装置１８０からの信号ＳＥ１が活性化されると、バッテリ１５０を昇圧コンバータ１６２と電気的に接続し、信号ＳＥ１が非活性化されると、バッテリ１５０と昇圧コンバータ１６２との間の電路を遮断する。昇圧コンバータ１６２は、制御装置１８０からの信号ＰＷＣに基づいて、正極線ＰＬ２の電圧をバッテリ１５０から出力される電圧以上の電圧に昇圧する。なお、この昇圧コンバータ１６２は、たとえば直流チョッパ回路から成る。インバータ１６４，１６６は、それぞれモータジェネレータ１７２，１７４に対応して設けられる。インバータ１６４は、制御装置１８０からの信号ＰＷＩ１に基づいてモータジェネレータ１７２を駆動し、インバータ１６６は、制御装置１８０からの信号ＰＷＩ２に基づいてモータジェネレータ１７４を駆動する。なお、インバータ１６４，１６６は、たとえば三相ブリッジ回路から成る。
【００４１】
二次自己共振コイル１１７は、ＬＣ共振コイルであり、給電設備２００の一次自己共振コイルと電磁場を介して共鳴することにより給電設備２００から受電する。なお、二次自己共振コイル１１７の容量成分は、コイルの両端に接続されるキャパシタとされている。この二次自己共振コイル１１７については、給電設備２００の一次自己共振コイルとの距離や、一次自己共振コイルおよび二次自己共振コイル１１７の共鳴周波数等に基づいて、一次自己共振コイルと二次自己共振コイル１１７との共鳴強度を示すＱ値（たとえば、Ｑ＞１００）およびその結合度を示すκ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。
【００４２】
二次コイル１１６は、二次自己共振コイル１１７と同軸上に配設され、電磁誘導により二次自己共振コイル１１７と磁気的に結合可能である。この二次コイル１１６は、二次自己共振コイル１１７により受電された電力を電磁誘導により取出して整流器１４０へ出力する。
【００４３】
整流器１４０は、二次コイル１１６によって取出された交流電力を整流する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２は、制御装置１８０からの信号ＰＷＤに基づいて、整流器１４０によって整流された電力をバッテリ１５０の電圧レベルに変換してバッテリ１５０へ出力する
。システムメインリレーＳＭＲ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２とバッテリ１５０との間に配設される。システムメインリレーＳＭＲ２は、制御装置１８０からの信号ＳＥ２が活性化されると、バッテリ１５０をＤＣ／ＤＣコンバータ１４２と電気的に接続し、信号ＳＥ２が非活性化されると、バッテリ１５０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４２との間の電路を遮断する。電圧センサ１９０は、整流器１４０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４２との間の電圧ＶＨを検出し、その検出値を制御装置１８０へ出力する。
【００４４】
制御装置１８０は、アクセル開度や車両速度、その他種々のセンサからの信号に基づいて、昇圧コンバータ１６２およびモータジェネレータ１７２，１７４をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をそれぞれ昇圧コンバータ１６２およびインバータ１６４，１６６へ出力する。そして、車両の走行時、制御装置１８０は、信号ＳＥ１を活性化してシステムメインリレーＳＭＲ１をオンさせるとともに、信号ＳＥ２を非活性化してシステムメインリレーＳＭＲ２をオフさせる。
【００４５】
図１２は、車両１００を給電設備２００の駐車スペースに駐車するときの様子を示した模式平面図である。
【００４６】
車両１００の後部には、サスペンション２３８が設けられており、サスペンション２３８は、車両の幅方向に間隔をあけて設けられ、各後輪１０１の近傍に配置された緩衝ユニット２３９と、緩衝ユニット２３９間に配置されたトーションバ２４０とを含む。緩衝ユニット２３９は、コイルバネやダンパなどを含む。車両１００の下面には、緩衝ユニット２３９の周面に設けられた緩衝部材２５０Ａ，２５０Ｂと、トーションバ２４０に設けられた緩衝部材２５１とが設けられている。受電用コイルユニット１１０は、車両１００の後部側であって、車両１００の幅方向の中央部に配置されている。
【００４７】
ガイド板１１２Ａ，１１２Ｂおよび受電用コイルユニット１１０を上方から平面視すると、ガイド板１１２Ａとガイド板１１２Ｂとは、受電用コイルユニット１１０の両側に配置されており、受電用コイルユニット１１０はガイド板１１２Ａおよびガイド板１１２Ｂの間の中央部に位置している。
【００４８】
ガイド板１１２Ａとガイド板１１２Ｂとは、ガイド板１１２Ａとガイド板１１２Ｂとの車両１００の幅方向の距離Ｌが車両１００の前方側から後方側に向かうにつれて大きくなるように形成されている。すなわち、ガイド板１１２Ａおよびガイド板１１２Ｂは、末広がりとなるように配置されている。なお、車両１００の前方側に位置するガイド板１１２Ａの端部と、前方側に位置するガイド板１１２Ｂの端部との間の距離は、緩衝部材２２４の外径または緩衝部材２２４の外径よりも少し大きい。
【００４９】
ガイド板１１２Ａ，１１２Ｂによって車両１００の下方に案内されたコイル搭載器２２０が、緩衝部材２５０Ａ，２５０Ｂおよび緩衝部材２５１の少なくとも１つと接触するときには、コイル搭載器２２０の送電用コイルユニット２２３は、受電用コイルユニット１１０の下方に位置する充電エリアＲ内に位置する。すなわち、ガイド板１１２Ａ，１１２Ｂは、送電用コイルユニット２２３を充電エリアＲ内に案内し、緩衝部材２５０Ａ，２５０Ｂおよび緩衝部材２５１がガイド板１１２Ａ，１１２Ｂによって案内された送電用コイルユニット２２３を充電エリアＲ内に位置決めする。
【００５０】
図１２および上記図１において、車両１００は後退しながら、給電設備２００の駐車スペースに入り込む。図１２中において、コイル搭載器２２０Ａは、車両１００が駐車スペースに入り込み始めたときにおけるコイル搭載器を示す。
【００５１】
この図１２に示す例においては、車両１００は横方向に位置ずれしており、後退方向Ｂにそのまま後退したとしても、コイル搭載器２２０と受電用コイルユニット１１０とは、車両１００の幅方向にずれる。
【００５２】
その後、図１３に示すように、車両１００が駐車スペースにさらに進入すると、車両１００とコイル搭載器２２０とはさらに近接する。
【００５３】
コイル搭載器２２０Ｂは、一方のガイド板１１２Ａと接触するときのコイル搭載器を示す。この際、コイル搭載器２２０Ｂの緩衝部材２２４Ｂは、ガイド板１１２Ａのうち、車両後方側の端部と接触する。そして、図１４に示すように、車両１００がさらに後退方向Ｂに進むと、緩衝部材２２４Ｃと送電用コイルユニット２２３Ｃがガイド板１１２Ａによって受電用コイルユニット１１０の下方に案内される。上記図５に示すように、送電用コイルユニット２２３は水平面方向に移動可能に設けられており、少なくとも車両１００の幅方向に移動可能に設けられている。なお、ここでの車両１００の幅方向とは、図１に示すように、受電を良好に行うことができる状態における車両１００の幅方向を意味する。
【００５４】
そして、図中のコイル搭載器２２０Ｃに示すように、緩衝部材２２４Ｃと緩衝部材２５１とが接触するときには、コイル搭載器２２０Ｃの送電用コイルユニット２２３Ｃは、受電用コイルユニット１１０の下方に位置する。なお、この際、図１に示すように後輪１０１が輪止２０１にあたり、車両１００の後退がとまる。
【００５５】
緩衝部材２５０Ａ，２５０Ｂおよび緩衝部材２５１の少なくとも１つと、コイル搭載器２２０の緩衝部材２２４とが接触することで、充電エリアＲ内にコイル搭載器２２０が位置決めされる。
【００５６】
このように、車両１００が位置ずれした状態で給電設備２００の駐車スペースに進入したとしても、ガイド板１１２Ａ，１１２Ｂが送電用コイルユニット２２３を受電用コイルユニット１１０の充電エリアＲに案内する。
【００５７】
このため、充電する前作業として、受電用コイルユニット１１０（二次自己共振コイル１１７)と送電用コイルユニット２２３Ａ（一次自己共振コイル２３０）とが対向するように車両１００を操作する作業負担が低減され、運転手等の作業負担の軽減を図ることができる。
【００５８】
なお、緩衝部材２５０Ａ，２５０Ｂおよび緩衝部材２５１は、弾性変形可能な樹脂などで構成されており、コイル搭載器２２０と接触した際にコイル搭載器２２０の損傷を抑制する。
【００５９】
ガイド板１１２Ａは、一方の後輪１０１よりも後方に配置されており、ガイド板１１２Ｂも他方の後輪１０１よりも後方側に配置されている。
【００６０】
このため、ガイド板１１２Ａ，１１２Ｂは、後輪１０１から飛散する泥などを受け止める。このように、ガイド板１１２Ａ，１１２Ｂは、泥よけとしての機能も発揮する。
【００６１】
さらに、ガイド板１１２Ａおよびガイド板１１２Ｂは、車両１００の下面を流れる空気の流れを整流し、高速走行時の安定性、快適性を向上させる。特に、車両１００の下面を流れる空気が車両１００の側方に抜けることを抑制し、気流の流れが乱れることを抑制することができる。
【００６２】
図１５は、ガイド板１１２Ａ、１１２Ｂの平面図である。この図１５に示すように、ガイド板１１２Ａは、片部１２０と、片部１２０よりも車両１００の後方側に位置する片部１２１とを含む。この図１４において、仮想線Ｌ１，Ｌ２は、車両１００の幅方向に延びる仮想線である。
【００６３】
仮想線Ｌ２と片部１２１とがなす角度θ１は、仮想線Ｌ１と片部１２０とがなす角度θ２よりも小さくなるように、ガイド板１１２Ａは形成されている。ガイド板１１２Ｂは、片部１２２と、片部１２２よりも車両１００の後方側に設けられた片部１２３とを含む。
【００６４】
片部１２３と仮想線Ｌ２とのなす角度θ３は、片部１２２と仮想線Ｌ１とのなす角度θ４よりも小さい。
【００６５】
このため、片部１２１の端部と片部１２３との端部との間の距離を長くなり、コイル搭載器２２０を受け入れやすくなっている。そして、片部１２１，１２３がコイル搭載器２２０が捉えた後、片部１２０，１２２が、コイル搭載器２２０を案内する。ガイド板１１２Ａ，１１２Ｂの形状は、上記の形状に限られず、車両１００の後方に向けて広がる末広がり形状であればよい。
【００６６】
なお、本実施の形態においては、受電用コイルユニット１１０が車両１００の前後方向の中央部よりも後方に配置された例について説明したが、中央部よりも前方に配置するようにしてもよい。この場合には、ガイド板１１２Ａ，１１２Ｂは、受電用コイルユニット１１０よりも前方側に配置され、ガイド板１１２Ａおよびガイド板１１２Ｂの距離は、車両１００の前方側に向けて大きくなるように形成される。
【００６７】
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と考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて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。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、車両に適用することができ、特に、外部に設けられたコイルユニットから電磁場を介して電力を受電可能な車両に好適である。
【符号の説明】
【００６９】
１００ 車両、１０１ 後輪、１１０ 受電用コイルユニット、１１１ リヤフロアパネル、１１２Ａ，１１２Ｂ ガイド板、１１３ ガイド部、１１４ 樹脂ケース、１１５ ボビン、１１６ 二次コイル、１１７ 二次自己共振コイル、１１８ シールド材、１１９ キャパシタ、１４０ 整流器、１４２ コンバータ、１５０ バッテリ、１６２ 昇圧コンバータ、１６４，１６６ インバータ、１７２，１７４ モータジェネレータ、１７６ エンジン、１７７ 動力分割装置、１７８ 駆動輪、１８０ 制御装置、１９０ 電圧センサ、２００ 給電設備、２０１ 輪止、２０２ 白線、２２０ コイル搭載器、２２１ 高周波電力ドライバ、２２２ 交流電源、２２３ 送電用コイルユニット、２２４ 緩衝部材、２２５ 支持台、２２６ 車輪、２２７ 樹脂ケース、２２８ ボビン、２２９ 一次コイル、２３０ 一次自己共振コイル、２３１ シールド材、２３２ バネ収容ケース、２３３ バネ、２３４ 開口部、２３５ 筒部、２３６ ケーブル、２３７ キャパシタ、２３８ サスペンション、２３９ 緩衝ユニット、２４０ トーションバ、２５０ 緩衝部材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に関し、特に、非接触で外部から電力を受電可能な車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平９−２１３３７８号公報に記載された電気自動車用充電システム、特開平９−１７２７４３号公報に記載された充電装置、および特開２００３−６１２６６号公報に記載された駐機設備などのように、従来から、電磁誘導を利用して、車両に搭載されたバッテリを充電する充電システムや充電装置などが各種提案されている。
【０００３】
さらに、近年では、特開２００９−１０６１３６号公報に記載された車両のように、電磁場を介して外部から電力を受電する車両についても各種提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２１３３７８号公報
【特許文献２】特開平９−１７２７４３号公報
【特許文献３】特開２００３−６１２６６号公報
【特許文献４】特開２００９−１０６１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の車両には、車両外部に配置された送電用コイルユニットと、車両の底面に設けられた受電用コイルユニットとの位置決めを行う構成を備えていない。このため、充電の前段階において、受電用コイルと受電用コイルとの位置決めを行うことが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記のような課題にか鑑みてなされたものであって、その目的は、車両外部に配置された送電用コイルと、車両の底面に配置された受電用コイルとの位置決めの容易化が図られた車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る車両は、車両の外部に設置された送電用コイルと非接触の状態で電力を受電可能とされ、車両の底面に配置された受電用コイルと、車両の底面に設けられたガイド部とを備える。上記送電用コイルは、底面よりも下方に位置し、少なくとも車両の幅方向に移動可能なように設けられ、ガイド部は、送電用コイルを送電コイルの下方に位置する所定の範囲内に案内する。
【０００８】
好ましくは、互いに車両の幅方向に間隔をあけて設けられた第１後輪および第２後輪をさらに備え、ガイド部は、第１後輪よりも後方に設けられた第１ガイド板と、第２後輪よりも後方に設けられた第２ガイド板とを含む。
【０００９】
好ましくは、上記第１ガイド板と第２ガイド板とは、第１ガイド板および第２ガイド板の車両の幅方向の距離が車両の後方に向けて大きくなるように形成される。好ましくは、上記ガイド部によって案内された送電用コイルを所定の範囲内に位置決めする位置決め部材をさらに備える。好ましくは、上記位置決め部材は、緩衝部材とされる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、車両外部に配置された送電用コイルと、車両に搭載された受電用コイルとの位置決めを簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係る充電設備を模式的に示す斜視図である。
【図２】車両１００の後方部分を示す側面図である。
【図３】図２に示す車両１００の背面を示す背面図である。
【図４】コイル搭載器２２０を模式的に示す斜視図である。
【図５】図５は、コイル搭載器２２０の断面図である。
【図６】送電用コイルユニット２２３および緩衝部材２２４の断面図である。
【図７】車両１００に搭載された受電用コイルユニット１１０の側断面図である。
【図８】受電用コイルユニット１１０の断面図である。
【図９】給電設備２００から車両１００に電力を送電する送電原理を説明する模式図である。
【図１０】電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。
【図１１】図１に示した車両１００の詳細構成図である。
【図１２】車両１００を給電設備２００の駐車スペースに駐車するときの様子を車両１００側からの視線で示した模式図である。
【図１３】車両１００を給電設備２００の駐車スペースに駐車するときの様子を車両１００側からの視線で示した模式図である。
【図１４】車両１００を給電設備２００の駐車スペースに駐車するときの様子を車両１００側からの視線で示した模式図である。
【図１５】ガイド板１１２Ａ、１１２Ｂの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態に係る車両および充電システムについて図１から図１５を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る充電設備を模式的に示す斜視図である。車両１００は、停車した状態で給電設備２００によって充電される。
【００１３】
給電設備２００は、車両１００が駐車する駐車スペースに設けられており、給電設備２００は、車両１００の後輪１０１を止める輪止２０１と、コイル搭載器２２０と、コイル搭載器２２０に接続された高周波電力ドライバ２２１と、高周波電力ドライバ２２１が接続された交流電源２２２とを含む。
【００１４】
交流電源２２２は、車両外部の電源であり、たとえば、系統電源である。高周波電力ドライバ２２１は、交流電源２２２から受ける電力を高周波の電力に変換し、その変換した電力をコイル搭載器２２０に供給する。なお、高周波電力ドライバ２２１が生成する高周波電力の周波数は、たとえば１Ｍ〜１０数ＭＨｚである。コイル搭載器２２０および輪止２０１は地面に設置されている。なお、この図１に示す例においては、地面に白線２０２などの目印線が設けられている。運転手は、白線２０２を確認しながら車両１００を操作することで、コイル搭載器２２０から電力を受け取り可能なように車両１００を駐車スペースに配置することができる。
【００１５】
図２は、車両１００の後方部分を示す側面図である。この図２に示すように、車両１００は、受電用コイルユニット１１０と、バッテリ１５０とを含む。
【００１６】
受電用コイルユニット１１０は、たとえば、リヤフロアパネル１１１の下面に配置されている。リヤフロアパネル１１１は、車両１００内部と外部とを区画するものであり、車両１００の下面に相当する。バッテリ１５０は、リヤフロアパネル１１１の上面上に搭載されている。バッテリ１５０は、受電用コイルユニット１１０の上方に配置されている。
【００１７】
バッテリ１５０を充電するときには、車両１００は、給電設備２００の駐車スペースに停車する。車両１００が給電設備２００の駐車スペースに停車すると、受電用コイルユニット１１０は、コイル搭載器２２０の上方に位置する。受電用コイルユニット１１０とコイル搭載器２２０とが対向した状態で、コイル搭載器２２０は受電用コイルユニット１１０に電力を送電し、受電用コイルユニット１１０が電力を受け取り、バッテリ１５０が充電される。なお、電力の送電方法の詳細については後述する。
【００１８】
この図２に示すように、受電用コイルユニット１１０は、車両１００の前後方向の中央部よりも後方側に配置されている。このため、バッテリ１５０を充電するときには、車両１００は後進しながら駐車スペースに入り込む。
【００１９】
図３は、図２に示す車両１００の背面を示す背面図である。この図３に示すように、車両１００のリヤフロアパネルまたはリヤバンパの下面には、ガイド部１１３が設けられており、ガイド部１１３は、車両１００の幅方向に間隔をあけて設けられた２つのガイド板１１２Ａ，１１２Ｂを含む。
【００２０】
図４は、コイル搭載器２２０を模式的に示す斜視図であり、図５は、コイル搭載器２２０の断面図である。図４に示すように、コイル搭載器２２０は、送電用コイルユニット２２３と、送電用コイルユニット２２３の外周に装着された環状の緩衝部材２２４と、送電用コイルユニット２２３を支持する支持台２２５と、支持台２２５の底面に設けられた車輪２２６とを含む。
【００２１】
図５に示すように、送電用コイルユニット２２３は、樹脂ケース２２７と、樹脂ケース２２７内に配置された筒状のボビン２２８と、ボビン２２８の外周面に装着された一次コイル２２９および一次自己共振コイル２３０と、樹脂ケース２２７の内周面に形成されたシールド材２３１とを含む。
【００２２】
一次コイル２２９と、一次自己共振コイル２３０とは、ボビン２２８の高さ方向に間隔をあけて設けられている。シールド材２３１は、上方に向けて開口するように形成されており、樹脂ケース２２７の内周面および底面上に形成されている。緩衝部材２２４は、樹脂ケース２２７の外周面に装着されており、弾性変形可能な樹脂などから形成されている。
【００２３】
支持台２２５は、バネ収容ケース２３２と、バネ収容ケース２３２内に収容された複数のバネ２３３とを含む。バネ収容ケース２３２の上面には、送電用コイルユニット２２３が固定されている。バネ収容ケース２３２の下面には、複数の車輪２２６が設けられており、バネ収容ケース２３２の下面には、開口部２３４が形成されている。開口部２３４には、地面に立設された中空状の筒部２３５が挿入されている。筒部２３５の外周面と開口部２３４との間には、所定の間隔が設けられている。バネ２３３の一方の端部は、バネ収容ケース２３２の内周面に固定されており、バネ２３３の他方の端部は、筒部２３５に固定されている。バネ２３３は、筒部２３５の周方向に間隔をあけて複数設けられている。
【００２４】
筒部２３５内には、ケーブル２３６が挿入されている。ケーブル２３６の一端は一次コイル２２９に接続されており、他端は、上記の高周波電力ドライバ２２１に接続されている。このコイル搭載器２２０において、緩衝部材２２４が外部から押されると、バネ２３３が弾性変形し、バネ収容ケース２３２および送電用コイルユニット２２３が一体的に移動する。
【００２５】
ここで、緩衝部材２２４に外力が加えられていない状態では、開口部２３４の開口部縁部と、筒部２３５の外周面との間には隙間が形成されており、バネ収容ケース２３２および送電用コイルユニット２２３は、水平方向に移動可能となっている。このため、バネ収容ケース２３２および送電用コイルユニット２２３は、図１に示す車両１００の幅方向に移動可能となっている。
【００２６】
図６は、送電用コイルユニット２２３および緩衝部材２２４の断面図である。この図６に示すように、ボビン２２８内には、キャパシタ２３７が収容されており、このキャパシタ２３７は、一次自己共振コイル２３０に接続されている。ケーブル２３６は、ボビン２２８内に引き出されており、ケーブル２３６はボビン２２８の外周面に装着された一次コイル２２９に接続されている。
【００２７】
図７は、車両１００に搭載された受電用コイルユニット１１０の側断面図である。この図７に示すように、受電用コイルユニット１１０は、樹脂ケース１１４と、樹脂ケース１１４内に設けられた筒状のボビン１１５と、ボビン１１５の外周面に装着された二次コイル１１６および二次自己共振コイル１１７と、樹脂ケース１１４とを含む。
【００２８】
二次自己共振コイル１１７と、二次コイル１１６とは、高さ方向に間隔をあけて設けられており、二次コイル１１６は二次自己共振コイル１１７の上方に配置されている。シールド材１１８は、樹脂ケース１１４の内表面のうち、上面および内周面に設けられている。図８は、受電用コイルユニット１１０の断面図であり、図８に示すように、ボビン１１５内には、キャパシタ１１９が配置されており、キャパシタ１１９は、二次自己共振コイル１１７に接続されている。
【００２９】
図９は、給電設備２００から車両１００に電力を送電する送電原理を説明する模式図である。図９においては、送電原理を説明するために、構成を簡略化している。本実施の形態においては、共鳴法による送電方法が採用されている。この共鳴法では、２つの音叉が共鳴するのと同様に、同じ固有振動数を有する２つのＬＣ共振コイルが電磁場（近接場）において共鳴することによって、一方のコイルから他方のコイルへ電磁場を介して電力が伝送される。
【００３０】
具体的には、交流電源２２２に高周波電力ドライバを介して一次コイル２２９を接続し、電磁誘導により一次コイル２２９と磁気的に結合される一次自己共振コイル２３０へ１Ｍ〜１０数ＭＨｚの高周波電力を給電する。一次自己共振コイル２３０は、コイル自身のインダクタンスと浮遊容量とによるＬＣ共振器であり、一次自己共振コイル２３０と同じ共振周波数を有する二次自己共振コイル１１７と電磁場（近接場）を介して共鳴する。そうすると、一次自己共振コイル２３０から二次自己共振コイル１１７へ電磁場を介してエネルギー（電力）が移動する。二次自己共振コイル１１７へ移動したエネルギー（電力）は、電磁誘導により二次自己共振コイル１１７と磁気的に結合される二次コイル１１６によって取出され、バッテリ１５０へ供給される。なお、共鳴法による送電は、一次自己共振コイル２３０と二次自己共振コイル１１７との共鳴強度を示すＱ値がたとえば１００よりも大きいときに実現される。
【００３１】
図１０は、電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図１０を参照して、電磁界は３つの成分を含む。曲線ｋ１は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線ｋ２は、波源からの距離の２乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線ｋ３は、波源からの距離の３乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。
【００３２】
この中でも波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域があるが、共鳴法では、この近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギー（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、近接場を利用して、同じ固有振動数を有する一対の共鳴器（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、一方の共鳴器（一次自己共振コイル）から他方の共鳴器（二次自己共振コイル）へエネルギー（電力）を伝送する。この近接場は遠方にエネルギー（電力）を伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電磁界」によりエネルギー（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。
【００３３】
図１１は、図１に示した車両１００の詳細構成図である。図１１を参照して、車両１００は、バッテリ１５０と、システムメインリレーＳＭＲ１と、昇圧コンバータ１６２と、インバータ１６４，１６６と、モータジェネレータ１７２，１７４と、エンジン１７６と、動力分割装置１７７と、駆動輪１７８とを含む。また、車両１００は、二次自己共振コイル１１７と、二次コイル１１６と、整流器１４０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２と、システムメインリレーＳＭＲ２と、電圧センサ１９０とをさらに含む。さらに、車両１００は、制御装置１８０とをさらに含む。
【００３４】
この車両１００は、エンジン１７６およびモータジェネレータ１７４を動力源として搭載する。エンジン１７６およびモータジェネレータ１７２，１７４は、動力分割装置１７７に連結される。そして、車両１００は、エンジン１７６およびモータジェネレータ１７４の少なくとも一方が発生する駆動力によって走行する。エンジン１７６が発生する動力は、動力分割装置１７７によって２経路に分割される。すなわち、一方は駆動輪１７８へ伝達される経路であり、もう一方はモータジェネレータ１７２へ伝達される経路である。
【００３５】
モータジェネレータ１７２は、交流回転電機であり、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータ１７２は、動力分割装置１７７によって分割されたエンジン１７６の運動エネルギーを用いて発電する。たとえば、バッテリ１５０の充電状態（「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも称される。）が予め定め
られた値よりも低くなると、エンジン１７６が始動してモータジェネレータ１７２により発電が行なわれ、バッテリ１５０が充電される。
【００３６】
モータジェネレータ１７４も、交流回転電機であり、モータジェネレータ１７２と同様に、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータ１７４は、バッテリ１５０に蓄えられた電力およびモータジェネレータ１７２により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、モータジェネレータ１７４の駆動力は、駆動輪１７８に伝達される。
【００３７】
また、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、運動エネルギーや位置エネルギ
ーとして車両に蓄えられた力学的エネルギーが駆動輪１７８を介してモータジェネレータ１７４の回転駆動に用いられ、モータジェネレータ１７４が発電機として作動する。これにより、モータジェネレータ１７４は、走行エネルギーを電力に変換して制動力を発生する回生ブレーキとして作動する。そして、モータジェネレータ１７４により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。
【００３８】
動力分割装置１７７は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１７６のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、モータジェネレータ１７２の回転軸に連結される。リングギヤはモータジェネレータ１７４の回転軸および駆動輪１７８に連結される。
【００３９】
バッテリ１５０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池から成る。バッテリ１５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２から供給される電力を蓄えるほか、モータジェネレータ１７２，１７４によって発電される回生電力も蓄える。そして、バッテリ１５０は、その蓄えた電力を昇圧コンバータ１６２へ供給する。なお、バッテリ１５０として大容量のキャパシタも採用可能であり、給電設備２００（図１）から供給される電力やモータジェネレータ１７２，１７４からの回生電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力を昇圧コンバータ１６２へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。
【００４０】
システムメインリレーＳＭＲ１は、バッテリ１５０と昇圧コンバータ１６２との間に配設される。システムメインリレーＳＭＲ１は、制御装置１８０からの信号ＳＥ１が活性化されると、バッテリ１５０を昇圧コンバータ１６２と電気的に接続し、信号ＳＥ１が非活性化されると、バッテリ１５０と昇圧コンバータ１６２との間の電路を遮断する。昇圧コンバータ１６２は、制御装置１８０からの信号ＰＷＣに基づいて、正極線ＰＬ２の電圧をバッテリ１５０から出力される電圧以上の電圧に昇圧する。なお、この昇圧コンバータ１６２は、たとえば直流チョッパ回路から成る。インバータ１６４，１６６は、それぞれモータジェネレータ１７２，１７４に対応して設けられる。インバータ１６４は、制御装置１８０からの信号ＰＷＩ１に基づいてモータジェネレータ１７２を駆動し、インバータ１６６は、制御装置１８０からの信号ＰＷＩ２に基づいてモータジェネレータ１７４を駆動する。なお、インバータ１６４，１６６は、たとえば三相ブリッジ回路から成る。
【００４１】
二次自己共振コイル１１７は、ＬＣ共振コイルであり、給電設備２００の一次自己共振コイルと電磁場を介して共鳴することにより給電設備２００から受電する。なお、二次自己共振コイル１１７の容量成分は、コイルの両端に接続されるキャパシタとされている。この二次自己共振コイル１１７については、給電設備２００の一次自己共振コイルとの距離や、一次自己共振コイルおよび二次自己共振コイル１１７の共鳴周波数等に基づいて、一次自己共振コイルと二次自己共振コイル１１７との共鳴強度を示すＱ値（たとえば、Ｑ＞１００）およびその結合度を示すκ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。
【００４２】
二次コイル１１６は、二次自己共振コイル１１７と同軸上に配設され、電磁誘導により二次自己共振コイル１１７と磁気的に結合可能である。この二次コイル１１６は、二次自己共振コイル１１７により受電された電力を電磁誘導により取出して整流器１４０へ出力する。
【００４３】
整流器１４０は、二次コイル１１６によって取出された交流電力を整流する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２は、制御装置１８０からの信号ＰＷＤに基づいて、整流器１４０によって整流された電力をバッテリ１５０の電圧レベルに変換してバッテリ１５０へ出力する
。システムメインリレーＳＭＲ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２とバッテリ１５０との間に配設される。システムメインリレーＳＭＲ２は、制御装置１８０からの信号ＳＥ２が活性化されると、バッテリ１５０をＤＣ／ＤＣコンバータ１４２と電気的に接続し、信号ＳＥ２が非活性化されると、バッテリ１５０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４２との間の電路を遮断する。電圧センサ１９０は、整流器１４０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４２との間の電圧ＶＨを検出し、その検出値を制御装置１８０へ出力する。
【００４４】
制御装置１８０は、アクセル開度や車両速度、その他種々のセンサからの信号に基づいて、昇圧コンバータ１６２およびモータジェネレータ１７２，１７４をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をそれぞれ昇圧コンバータ１６２およびインバータ１６４，１６６へ出力する。そして、車両の走行時、制御装置１８０は、信号ＳＥ１を活性化してシステムメインリレーＳＭＲ１をオンさせるとともに、信号ＳＥ２を非活性化してシステムメインリレーＳＭＲ２をオフさせる。
【００４５】
図１２は、車両１００を給電設備２００の駐車スペースに駐車するときの様子を示した模式平面図である。
【００４６】
車両１００の後部には、サスペンション２３８が設けられており、サスペンション２３８は、車両の幅方向に間隔をあけて設けられ、各後輪１０１の近傍に配置された緩衝ユニット２３９と、緩衝ユニット２３９間に配置されたトーションバ２４０とを含む。緩衝ユニット２３９は、コイルバネやダンパなどを含む。車両１００の下面には、緩衝ユニット２３９の周面に設けられた緩衝部材２５０Ａ，２５０Ｂと、トーションバ２４０に設けられた緩衝部材２５１とが設けられている。受電用コイルユニット１１０は、車両１００の後部側であって、車両１００の幅方向の中央部に配置されている。
【００４７】
ガイド板１１２Ａ，１１２Ｂおよび受電用コイルユニット１１０を上方から平面視すると、ガイド板１１２Ａとガイド板１１２Ｂとは、受電用コイルユニット１１０の両側に配置されており、受電用コイルユニット１１０はガイド板１１２Ａおよびガイド板１１２Ｂの間の中央部に位置している。
【００４８】
ガイド板１１２Ａとガイド板１１２Ｂとは、ガイド板１１２Ａとガイド板１１２Ｂとの車両１００の幅方向の距離Ｌが車両１００の前方側から後方側に向かうにつれて大きくなるように形成されている。すなわち、ガイド板１１２Ａおよびガイド板１１２Ｂは、末広がりとなるように配置されている。なお、車両１００の前方側に位置するガイド板１１２Ａの端部と、前方側に位置するガイド板１１２Ｂの端部との間の距離は、緩衝部材２２４の外径または緩衝部材２２４の外径よりも少し大きい。
【００４９】
ガイド板１１２Ａ，１１２Ｂによって車両１００の下方に案内されたコイル搭載器２２０が、緩衝部材２５０Ａ，２５０Ｂおよび緩衝部材２５１の少なくとも１つと接触するときには、コイル搭載器２２０の送電用コイルユニット２２３は、受電用コイルユニット１１０の下方に位置する充電エリアＲ内に位置する。すなわち、ガイド板１１２Ａ，１１２Ｂは、送電用コイルユニット２２３を充電エリアＲ内に案内し、緩衝部材２５０Ａ，２５０Ｂおよび緩衝部材２５１がガイド板１１２Ａ，１１２Ｂによって案内された送電用コイルユニット２２３を充電エリアＲ内に位置決めする。
【００５０】
図１２および上記図１において、車両１００は後退しながら、給電設備２００の駐車スペースに入り込む。図１２中において、コイル搭載器２２０Ａは、車両１００が駐車スペースに入り込み始めたときにおけるコイル搭載器を示す。
【００５１】
この図１２に示す例においては、車両１００は横方向に位置ずれしており、後退方向Ｂにそのまま後退したとしても、コイル搭載器２２０と受電用コイルユニット１１０とは、車両１００の幅方向にずれる。
【００５２】
その後、図１３に示すように、車両１００が駐車スペースにさらに進入すると、車両１００とコイル搭載器２２０とはさらに近接する。
【００５３】
コイル搭載器２２０Ｂは、一方のガイド板１１２Ａと接触するときのコイル搭載器を示す。この際、コイル搭載器２２０Ｂの緩衝部材２２４Ｂは、ガイド板１１２Ａのうち、車両後方側の端部と接触する。そして、図１４に示すように、車両１００がさらに後退方向Ｂに進むと、緩衝部材２２４Ｃと送電用コイルユニット２２３Ｃがガイド板１１２Ａによって受電用コイルユニット１１０の下方に案内される。上記図５に示すように、送電用コイルユニット２２３は水平面方向に移動可能に設けられており、少なくとも車両１００の幅方向に移動可能に設けられている。なお、ここでの車両１００の幅方向とは、図１に示すように、受電を良好に行うことができる状態における車両１００の幅方向を意味する。
【００５４】
そして、図中のコイル搭載器２２０Ｃに示すように、緩衝部材２２４Ｃと緩衝部材２５１とが接触するときには、コイル搭載器２２０Ｃの送電用コイルユニット２２３Ｃは、受電用コイルユニット１１０の下方に位置する。なお、この際、図１に示すように後輪１０１が輪止２０１にあたり、車両１００の後退がとまる。
【００５５】
緩衝部材２５０Ａ，２５０Ｂおよび緩衝部材２５１の少なくとも１つと、コイル搭載器２２０の緩衝部材２２４とが接触することで、充電エリアＲ内にコイル搭載器２２０が位置決めされる。
【００５６】
このように、車両１００が位置ずれした状態で給電設備２００の駐車スペースに進入したとしても、ガイド板１１２Ａ，１１２Ｂが送電用コイルユニット２２３を受電用コイルユニット１１０の充電エリアＲに案内する。
【００５７】
このため、充電する前作業として、受電用コイルユニット１１０（二次自己共振コイル１１７)と送電用コイルユニット２２３Ａ（一次自己共振コイル２３０）とが対向するように車両１００を操作する作業負担が低減され、運転手等の作業負担の軽減を図ることができる。
【００５８】
なお、緩衝部材２５０Ａ，２５０Ｂおよび緩衝部材２５１は、弾性変形可能な樹脂などで構成されており、コイル搭載器２２０と接触した際にコイル搭載器２２０の損傷を抑制する。
【００５９】
ガイド板１１２Ａは、一方の後輪１０１よりも後方に配置されており、ガイド板１１２Ｂも他方の後輪１０１よりも後方側に配置されている。
【００６０】
このため、ガイド板１１２Ａ，１１２Ｂは、後輪１０１から飛散する泥などを受け止める。このように、ガイド板１１２Ａ，１１２Ｂは、泥よけとしての機能も発揮する。
【００６１】
さらに、ガイド板１１２Ａおよびガイド板１１２Ｂは、車両１００の下面を流れる空気の流れを整流し、高速走行時の安定性、快適性を向上させる。特に、車両１００の下面を流れる空気が車両１００の側方に抜けることを抑制し、気流の流れが乱れることを抑制することができる。
【００６２】
図１５は、ガイド板１１２Ａ、１１２Ｂの平面図である。この図１５に示すように、ガイド板１１２Ａは、片部１２０と、片部１２０よりも車両１００の後方側に位置する片部１２１とを含む。この図１４において、仮想線Ｌ１，Ｌ２は、車両１００の幅方向に延びる仮想線である。
【００６３】
仮想線Ｌ２と片部１２１とがなす角度θ１は、仮想線Ｌ１と片部１２０とがなす角度θ２よりも小さくなるように、ガイド板１１２Ａは形成されている。ガイド板１１２Ｂは、片部１２２と、片部１２２よりも車両１００の後方側に設けられた片部１２３とを含む。
【００６４】
片部１２３と仮想線Ｌ２とのなす角度θ３は、片部１２２と仮想線Ｌ１とのなす角度θ４よりも小さい。
【００６５】
このため、片部１２１の端部と片部１２３との端部との間の距離を長くなり、コイル搭載器２２０を受け入れやすくなっている。そして、片部１２１，１２３がコイル搭載器２２０が捉えた後、片部１２０，１２２が、コイル搭載器２２０を案内する。ガイド板１１２Ａ，１１２Ｂの形状は、上記の形状に限られず、車両１００の後方に向けて広がる末広がり形状であればよい。
【００６６】
なお、本実施の形態においては、受電用コイルユニット１１０が車両１００の前後方向の中央部よりも後方に配置された例について説明したが、中央部よりも前方に配置するようにしてもよい。この場合には、ガイド板１１２Ａ，１１２Ｂは、受電用コイルユニット１１０よりも前方側に配置され、ガイド板１１２Ａおよびガイド板１１２Ｂの距離は、車両１００の前方側に向けて大きくなるように形成される。
【００６７】
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と考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて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。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、車両に適用することができ、特に、外部に設けられたコイルユニットから電磁場を介して電力を受電可能な車両に好適である。
【符号の説明】
【００６９】
１００ 車両、１０１ 後輪、１１０ 受電用コイルユニット、１１１ リヤフロアパネル、１１２Ａ，１１２Ｂ ガイド板、１１３ ガイド部、１１４ 樹脂ケース、１１５ ボビン、１１６ 二次コイル、１１７ 二次自己共振コイル、１１８ シールド材、１１９ キャパシタ、１４０ 整流器、１４２ コンバータ、１５０ バッテリ、１６２ 昇圧コンバータ、１６４，１６６ インバータ、１７２，１７４ モータジェネレータ、１７６ エンジン、１７７ 動力分割装置、１７８ 駆動輪、１８０ 制御装置、１９０ 電圧センサ、２００ 給電設備、２０１ 輪止、２０２ 白線、２２０ コイル搭載器、２２１ 高周波電力ドライバ、２２２ 交流電源、２２３ 送電用コイルユニット、２２４ 緩衝部材、２２５ 支持台、２２６ 車輪、２２７ 樹脂ケース、２２８ ボビン、２２９ 一次コイル、２３０ 一次自己共振コイル、２３１ シールド材、２３２ バネ収容ケース、２３３ バネ、２３４ 開口部、２３５ 筒部、２３６ ケーブル、２３７ キャパシタ、２３８ サスペンション、２３９ 緩衝ユニット、２４０ トーションバ、２５０ 緩衝部材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の外部に設置された送電用コイルと非接触の状態で電力を受電可能とされ、車両の底面に配置された受電用コイルと、
車両の底面に設けられたガイド部と、
を備えた車両であって、
前記送電用コイルは、前記底面よりも下方に位置し、少なくとも車両の幅方向に移動可能なように設けられ、
前記ガイド部は、前記送電用コイルを前記受電用コイルの下方に位置する所定の範囲内に案内する、車両。
【請求項２】
互いに車両の幅方向に間隔をあけて設けられた第１後輪および第２後輪をさらに備え、
前記ガイド部は、前記第１後輪よりも後方に設けられた第１ガイド板と、前記第２後輪よりも後方に設けられた第２ガイド板とを含む、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記第１ガイド板と前記第２ガイド板とは、前記第１ガイド板および前記第２ガイド板の前記車両の幅方向の距離が車両の後方に向けて大きくなるように形成された、請求項２に記載の車両。
【請求項４】
前記ガイド部によって案内された前記送電用コイルを前記所定の範囲内に位置決めする位置決め部材をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両。
【請求項５】
前記位置決め部材は、緩衝部材とされた、請求項４に記載の車両。
【請求項１】
車両の外部に設置された送電用コイルと非接触の状態で電力を受電可能とされ、車両の底面に配置された受電用コイルと、
車両の底面に設けられたガイド部と、
を備えた車両であって、
前記送電用コイルは、前記底面よりも下方に位置し、少なくとも車両の幅方向に移動可能なように設けられ、
前記ガイド部は、前記送電用コイルを前記受電用コイルの下方に位置する所定の範囲内に案内する、車両。
【請求項２】
互いに車両の幅方向に間隔をあけて設けられた第１後輪および第２後輪をさらに備え、
前記ガイド部は、前記第１後輪よりも後方に設けられた第１ガイド板と、前記第２後輪よりも後方に設けられた第２ガイド板とを含む、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記第１ガイド板と前記第２ガイド板とは、前記第１ガイド板および前記第２ガイド板の前記車両の幅方向の距離が車両の後方に向けて大きくなるように形成された、請求項２に記載の車両。
【請求項４】
前記ガイド部によって案内された前記送電用コイルを前記所定の範囲内に位置決めする位置決め部材をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両。
【請求項５】
前記位置決め部材は、緩衝部材とされた、請求項４に記載の車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−２５０５９３（Ｐ２０１１−２５０５９３Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２１５０６（Ｐ２０１０−１２１５０６）
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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