受电装置和送电装置的制作方法

文档序号:14685965发布日期:2018-06-14 22:22

本发明涉及以非接触方式从送电装置接受电力的受电装置和以非接触方式向受电装置输送电力的送电装置。



背景技术:

如日本特开2013-154815号公报(文献1)、日本特开2013-146154号公报(文献2)、日本特开2013-146148号公报(文献3)、日本特开2013-110822号公报(文献4)、日本特开2013-126327号公报(文献5)以及日本特开2013-172116号公报(文献6)所公开的那样,已知以非接触方式送受电的受电装置和送电装置。例如,文献1(参照图9)所公开的包含受电部的受电装置具备:向下方开口的屏蔽壳体、设置为堵塞该屏蔽壳体的开口部的树脂制的盖、设置于屏蔽壳体内的具有铁氧体芯的芯单元以及卷绕于该芯单元的受电线圈。送电装置也具有同样的结构。在文献6所公开的电力传输系统中,公开了为了抑制电磁场向外部泄漏而具备屏蔽件的受电装置和送电装置。

例如,该受电装置所采用的屏蔽件覆盖受电线圈的周围,并且具有形成了向下方(送电装置侧)开口的开口部的大致箱型形状。送电装置所采用的屏蔽件覆盖送电线圈的周围,并且具有形成了向上方(受电装置侧)开口的开口部的大致箱型形状。

现有技术文献

专利文献1:日本特开2013-154815号公报

专利文献2:日本特开2013-146154号公报

专利文献3:日本特开2013-146148号公报

专利文献4:日本特开2013-110822号公报

专利文献5:日本特开2013-126327号公报

专利文献6:日本特开2013-172116号公报



技术实现要素:

发明要解决的问题

上述的受电装置所采用的屏蔽件如上所述构成为覆盖受电线圈。其结果,屏蔽件本身的形状和重量变大,导致屏蔽件所需的成本上升。在送电装置侧也同样如此。

本发明是鉴于上述问题而提出的,其目的在于,提供一种具备能够降低屏蔽件所需的成本而不对抑制泄漏电磁场的发生的功能进行损害的屏蔽件的构造的受电装置和送电装置。

用于解决问题的技术方案

该受电装置具备:受电部,以与具有送电线圈的送电部相对向的状态从上述送电部以非接触方式接受电力;屏蔽件,隔着上述受电部,至少设置于与上述送电部所在一侧的相反侧,上述受电部包含:芯单元,具有板状的形状,并包含侧面、上表面以及下表面;受电线圈,在上述芯单元的包含上述上表面和上述下表面的周围,围绕线圈卷绕轴呈螺旋状卷绕,上述屏蔽件在上述线圈卷绕轴的轴方向上包含配置于上述受电部的一端侧的第1屏蔽件和配置于上述受电部的另一端侧的第2屏蔽件,至少在位于上述受电部的中央部上方的部分不设置上述屏蔽件。

根据上述受电装置的结构,在线圈卷绕轴中,虽然电磁场从受电部的一端侧和另一端侧集中并放射,但是在线圈卷绕轴中,在受电线圈的一端侧配置有第1屏蔽件,在另一端侧配置有第2屏蔽件。由此,能够有效防止电磁场向外部泄漏,并能够抑制泄漏电磁场的增大。

进而,由于电磁场从受电部的中央部的放出少,所以通过采用至少在位于受电线圈的中央部上方的部分不设置屏蔽件的结构,能够实现屏蔽件所需的材料的削减,能够减少屏蔽件所需的成本。

该送电装置具备:送电部,以与具有受电线圈的受电部相对向的状态向上述受电部以非接触方式输送电力;屏蔽件,隔着上述送电部,至少设置在与上述受电部所在一侧的相反侧;上述送电部包含:芯单元,具有板状的形状,并包含侧面、上表面和下表面;送电线圈,在上述芯单元的包含上述上表面和上述下表面的周围,围绕线圈卷绕轴呈螺旋状卷绕,上述屏蔽件包含:在上述线圈卷绕轴的轴方向上配置于上述送电部的一端侧的第1屏蔽件和配置于上述送电部的另一端侧的第2屏蔽件,至少在位于上述送电部的中央部上方的部分不设置上述屏蔽件。

根据上述送电装置的结构,在线圈卷绕轴中,虽然电磁场从送电部的一端侧和另一端侧集中并放射,但是在线圈卷绕轴中,在送电线圈的一端侧配置有第1屏蔽件,在另一端侧配置有第2屏蔽件。由此,能够有效防止电磁场向外部泄漏,并能够抑制泄漏电磁场的增大。

进而,由于电磁场从送电部的中央部的放出少,所以通过采用至少在位于送电线圈的中央部上方的部分不设置屏蔽件的结构,能够实现屏蔽件所需的材料的削减,并能够减少屏蔽件所需的成本。

发明的效果

根据以上的结构,能够提供一种具备能够降低屏蔽件所需的成本而不对抑制泄漏电磁场的发生的功能进行损害的屏蔽件的构造的受电装置和送电装置。

附图说明

图1是示意性表示实施方式1的电力传输系统的图。

图2是表示实施方式1的电动车辆的底面图。

图3是表示实施方式1的受电部和屏蔽件的构造的立体图。

图4是图3中的IV-IV线向视剖视图。

图5是表示实施方式2的屏蔽件的构造的剖视图。

图6是表示实施方式3的屏蔽件的构造的剖视图。

图7是表示实施方式4的屏蔽件的构造的立体图。

图8是表示实施方式5的送电部和屏蔽件的构造的立体图。

图9是图8中的IX-IX线向视剖视图。

具体实施方式

针对基于本发明的各实施方式,以下,参照附图并进行说明。在实施方式的说明中,在提及个数和数量等情况下,除了有特别记载的情况以外,本发明的范围不一定限定于该个数和该数量等。在实施方式和各实施例的说明中,有时对同一部件和相当部件标注同一标号,不反复进行重复的说明。

(实施方式1)

参照图1,针对实施方式1的电力传输系统1000进行说明。图1是示意性表示电力传输系统1000的整体结构的图。电力传输系统1000具备电动车辆100(车辆)和外部供电装置300。

(电动车辆100)

参照图1,电动车辆100具备车辆主体110和受电装置200。在车辆主体110中设置车辆ECU120(控制部)、整流器130、DC/DC转换器(以下,仅称为“转换器”)140、电池150、电力控制单元(以下,仅称为“PCU”)160、马达单元170以及通信部180等。受电装置200具有受电线圈250,并配置于车辆主体110的底面。

外部供电装置300包含送电装置400,送电装置400具有送电线圈450。以受电装置200的受电线圈250与送电装置400的送电线圈450相对向的状态,受电装置200以非接触方式从送电装置400接受电力。受电装置200具有受电部210、与受电部210连接的电容器220以及后述的屏蔽件。受电部210具有螺线管型的芯单元260和受电线圈250。

受电线圈250具有寄生电容,并与整流器130连接。通过受电线圈250的感应系数和受电线圈250的寄生电容以及电容器220的电容形成电路。电容器220和受电线圈250串联连接,但是它们也可以并联连接。

在电力传输系统1000中,当车辆主体110停止时车辆ECU120检测出供电按钮被设定为接通(on)状态的情况下,将车辆的工作模式切换为充电模式。车辆ECU120经由通信部180,指示由外部供电装置300执行对电池150的充电控制。

(外部供电装置300)

外部供电装置300包含送电装置400、高频电力装置310、送电ECU320以及通信部322。高频电力装置310与交流电源330连接。交流电源330是商用电源或独立电源装置等。送电装置400设置在停车空间内,与高频电力装置310连接。送电ECU320控制高频电力装置310等的驱动。

通信部322是用于在外部供电装置300和电动车辆100之间进行无线通信的通信接口。通信部322从电动车辆100的通信部180接收所发送的电池信息、指示送电开始、继续和停止的信号、以及指示送电电力的增加或减少的信号等,并将这些信息向送电ECU320输出。

送电装置400具有送电部410、与送电部410连接的电容器420以及后述的屏蔽件。送电部410具有螺线管型的芯单元440和送电线圈450。送电线圈450具有寄生电容,并与高频电力装置310连接。通过送电线圈450的感应系数和送电线圈450的寄生电容和电容器420的电容形成电路。电容器420和送电线圈450串联连接,但是它们也可以并联连接。

高频电力装置310将从交流电源330接受的电力变换为高频电力,并将变换后的高频电力向送电线圈450供给。送电线圈450通过电磁感应以非接触方式向受电部210的受电线圈250输送电力。

这样在送电装置400中,高频电力装置310将从交流电源330接受的电力变换为高频电力,并将变换后的高频电力向送电线圈450供给。送电部410和受电部210各自包含线圈(450,250)和电容器(420,220),并设计为在传输频率中进行谐振。表示送电部410和受电部210的谐振强度的Q值优选为100以上。

(受电部210的配置)

参照图2,针对受电部210的配置进行说明。图2是表示电动车辆100的底面图。在图2中,“D”表示铅垂方向下方D。“L”表示车辆左方向L。“R”表示车辆右方向R。“F”表示车辆前进方向F。“B”表示车辆后退方向B。“U”表示铅垂方向上方U。就以上所述,在后述的图3~图8中也共通。

参照图2,电动车辆100的车辆主体110具有底面112。底面112是指,在车轮111R、111L、118R、118L与地面接地的状态下,当从相对于地面沿铅垂方向下方D离开的位置观察车辆主体110时,车辆主体110中的能够进行视觉识别的区域。

底面112具有中心位置P1。中心位置P1位于车辆主体110的前后方向(车辆前进方向F和车辆后退方向B)上的底面112的中心,并且位于车辆主体110的车宽方向(车辆左方向L和车辆右方向R)上的底面112的中心。在底面112设置有地板114、侧构件115R、115L、排气管116以及未图示的横构件等。地板114具有板状的形状,对车辆主体110的内部和车辆主体110的外部进行区划。侧构件115R、115L和横构件(crossmember)配置于地板114的下表面。

车辆主体110具备发动机119,该发动机119配置于前后方向上比中心位置P1更靠前方侧(车辆前进方向F一侧)。排气管116通过催化剂117与发动机119连接。

受电部210设置于车辆主体110的底面112。受电部210配置于前后方向上比发动机119更靠后方侧(车辆后退方向B一侧),并且配置于前后方向上比中心位置P1更靠前方侧(车辆前进方向F一侧)。受电部210的受电线圈250的线圈卷绕轴O2在与车辆主体110的前后方向平行的方向上延伸。在电动车辆100停在停车空间内的能够进行电力传输的预定位置的情况下,企图使得受电线圈250的线圈卷绕轴O2与送电线圈450(图1)的线圈卷绕轴彼此平行。

如图2所示,在本实施方式中,受电部210利用设置于受电部210的侧部的凸缘230F(4个部位),使用螺栓B1固定于地板114。在地板114上预先设置有螺母N1(或者接头)。凸缘230F通过嵌入成型与树脂构件230一体设置。在俯视下,受电部210的除了凸缘230F以外的外径尺寸约为240mm×290mm左右。所述尺寸是一例,并不限定于该尺寸。

排气管116配置于地板114的中央通道(centertunnel)114T内。受电装置200的受电部210在排气管116的下方配置为与排气管116隔开间隔相对向。

(受电部210和屏蔽件240的构造)

参照图3和图4,针对受电部210和屏蔽件240的构造进行说明。图3是表示受电部210和屏蔽件240的构造的立体图,图4是图3中的IV-IV线向视剖视图。此外,图2所示的设置于受电部210的凸缘230F的图示在此省略。以下,同样如此。

(受电部210)

受电部210包含受电线圈250、芯单元260、以及将芯单元260和受电线圈250埋入的树脂构件230。在芯单元260中,以线圈卷绕轴O2为中心,在芯单元260的包含上表面和下表面的周围呈螺旋状卷绕有受电线圈250。树脂构件230具有板状的形状,在内部埋入有芯单元260和受电线圈250,所述板状的形状具有侧面、上表面以及下表面。在树脂构件230中采用例如不燃性的聚酯等。

芯单元260作为具有侧面、上表面以及下表面的整体而具有板状的形状。芯单元260将多个分割芯进行组合,该分割芯由绝缘纸包围。在分割芯中均采用铁氧体。在本实施方式中,采用8个分割芯。各分割芯形成为长方体状,并具有同一形状和大小。8个分割芯沿车辆主体110的车宽方向(列方向)排列成4列,沿车辆主体110的前后方向排列成两列。

在图3和图4中,包含屏蔽件240的受电部210的总高度(h)约为20mm。芯单元260的厚度约为9mm、受电线圈250的线圈直径约为3mm、树脂构件230的上表面侧和下表面侧的厚度(树脂的被膜厚度)约为4mm、屏蔽件240的板厚(t1)约为0.5mm。

(屏蔽件240)

隔着受电部210,至少在与送电部410所在一侧的相反侧(在本实施方式中为上侧)设置有屏蔽件240。屏蔽件240包含在线圈卷绕轴O2的轴方向上配置于受电部210的一端侧的第1屏蔽件240a和配置于受电部210的另一端侧的第2屏蔽件240b。在本实施方式中,采用第1屏蔽件240a和第2屏蔽件240b这两片屏蔽件。在第1屏蔽件240a和第2屏蔽件240b中采用具有屏蔽功能的长方形形状的铜板或铝板等。

第1屏蔽件240a通过设置于树脂构件230的上表面的使用了树脂构件等的间隔件270a,与树脂构件230的上表面隔开预定的间隔而配置。第2屏蔽件240b通过设置于树脂构件230的上表面的使用了树脂构件等的间隔件270b,与树脂构件230的上表面隔开预定的间隔而配置。通过在第1屏蔽件240a和第2屏蔽件240b与树脂构件230的上表面之间设置空间,能够提高第1屏蔽件240a和第2屏蔽件240b与树脂构件230之间的绝热性能。第1屏蔽件240a和第2屏蔽件240b在线圈卷绕轴O2的方向上隔开预定的间隔而配置,在位于受电部210的中央部上方的部分不设置屏蔽件。

参照图4,第1屏蔽件240a在线圈卷绕轴O2的轴方向上配置于受电部210的一端侧。同样地,第2屏蔽件240b在线圈卷绕轴O2的轴方向上配置于受电部210的另一端侧。其结果,在包含受电部210的两端边(RL方向的端部)的中央部没有设置屏蔽件240,而成为包含受电部210的两端边的中央部没有被屏蔽件240覆盖的结构。

(作用和效果)

虽然电磁场从受电部210的一端侧集中并放射,但是根据上述本实施方式的屏蔽件240,通过在受电部210的一端侧的区域配置第1屏蔽件240a,能够有效防止电磁场向外部泄漏,并能够抑制泄漏电磁场的增大。设置于另一端的第2屏蔽件240b也同样。

优选,从受电部210(芯单元260)的端部210t向侧方突出即可(图4中的长度P1)。就电磁场M而言,从芯单元260的端部260t放射的电磁场通过树脂构件230,从受电部210的端部210t特别集中并放射。因此,第1屏蔽件240a从受电部210的端部向侧方突出,由此,能够更有效地防止电磁场向外部泄漏,能够抑制泄漏电磁场的增大。设置于另一端的第2屏蔽件240b也同样。

此外,如上所述,由于电磁场M从芯单元260的端部260t特别集中并放射,所以如果第1屏蔽件240a从芯单元260的端部260t向侧方突出,则即使不从受电部210的端部210t(与树脂构件230的端部230t相同的位置)向侧方突出,也能得到防止电磁场向外部泄漏的效果。另外,即使第1屏蔽件240a不从芯单元260的端部260t向侧方突出,也能够得到防止电磁场向外部泄漏的效果。设置于另一端的第2屏蔽件240b也同样。

另外,虽然电磁场M从芯单元260的端部260t集中并放射,但是由于也从端部260t的附近区域放射,所以也可以将第1屏蔽件240a设置为从芯单元260的端部260t向内部方向以预定距离(图4中的长度P2)覆盖受电部210。设置于另一端的第2屏蔽件240b也同样。

进而,由于电磁场M从受电部210的中央部的放射少,所以在本实施方式中,在包含受电部210的两端边(RL方向的端部)的中央部不设置屏蔽件240,成为包含受电部210的两端边的中央部不被屏蔽件240覆盖的结构。由此,能够实现屏蔽件240所需的材料的削减,能够降低屏蔽件240所需的成本。另外,虽然也存在在屏蔽件240因电磁场M而产生涡电流,屏蔽件自身的温度上升成为问题的情况,但是在本实施方式中,由于实现了屏蔽件240的面积的减少,所以能够也能够避免发生屏蔽件自身的温度上升问题。

(实施方式2)

参照图5,针对实施方式2的受电装置所采用的屏蔽件240A的结构进行说明。本实施方式的屏蔽件240A具有与上述实施方式1的屏蔽件240相同的形态,但是是将屏蔽件240A直接固定在树脂构件230的上表面而不设置间隔件。

在该构造中,第1屏蔽件240a和第2屏蔽件240b与树脂构件230之间的绝热性能与实施方式1的结构中的该绝热性能并不相同,但是就其他作用效果而言,能够得到与实施方式1的情况同样的作用效果。

(实施方式3)

参照图6,针对实施方式3的受电装置所采用的屏蔽件240B的结构进行说明。本实施方式的屏蔽件240B具有与上述实施方式1的屏蔽件240相同的形态,但是屏蔽件240B的配置于一端的第1屏蔽件240a的内侧的位置(图6中的P2的长度)成为与受电线圈250的端部位置大致相同的位置。设置于另一端的第2屏蔽件240b也同样。

在该构造中,第1屏蔽件240a与第2屏蔽件240b之间的没有设置屏蔽件240B的区域的线圈卷绕轴O2的轴方向的长度与受电线圈250的线圈卷绕轴O2的轴方向的长度大致相等。根据该结构,也能够得到与上述实施方式1的情况同样的作用效果。

(实施方式4)

参照图7,针对实施方式4的受电装置所采用的屏蔽件240C的结构进行说明。本实施方式的屏蔽件240C具有第1屏蔽件240a和第2屏蔽件240b在受电部210的两端边的上方位置由连接屏蔽件240e连接的形态。其结果,成为在受电部210的位于中央部的上方的部分没有设置屏蔽件240C的结构。通过该结构,也能够得到与上述实施方式1的情况同样的作用效果。

(实施方式5:送电部410和屏蔽件440的构造)

本实施方式的送电部410和屏蔽件440的基本结构与上述的实施方式1的受电部210和屏蔽件240相同。不同之处在于,成为上下颠倒的结构。

送电部410包含送电线圈450、芯单元460、以及将芯单元460和送电线圈450埋入的树脂构件430。在芯单元460中,以线圈卷绕轴O2为中心,在芯单元460的包含上表面和下表面的周围呈螺旋状卷绕有送电线圈450。树脂构件430具有板状的形状,在内部埋入有芯单元460和送电线圈450,所述板状的形状具有侧面、上表面和下表面。在树脂构件430中采用例如不燃性的聚酯等。

芯单元460作为具有侧面、上表面以及下表面的整体而具有板状的形状。芯单元460将多个分割芯进行组合,该分割芯由绝缘纸包围。在分割芯中均采用铁氧体。在本实施方式中,采用8个分割芯。各分割芯形成为长方体状,并具有同一形状和大小。8个分割芯沿车辆主体110的车宽方向(列方向)排列成4列,沿车辆主体110的前后方向排列成两列。

在图8和图9中,包含屏蔽件440的送电部410的总高度(h)约为20mm。芯单元460的厚度约为9mm、送电线圈450的线圈直径约为3mm、树脂构件430的上表面侧和下表面侧的厚度(树脂的被膜厚度)约为4mm、屏蔽件440的板厚(t1)约为0.5mm。

(屏蔽件440)

隔着送电部410,至少在与受电部210所在一侧的相反侧(在本实施方式中为下侧)设置有屏蔽件440。屏蔽件440包含在线圈卷绕轴O2的轴方向上配置于送电部410的一端侧的第1屏蔽件440a和配置于送电部410的另一端侧的第2屏蔽件440b。在本实施方式中,采用第1屏蔽件440a和第2屏蔽件440b这两片屏蔽件。在第1屏蔽件440a和第2屏蔽件440b中采用具有屏蔽功能的长方形形状的铜板或铝板等。

第1屏蔽件440a通过设置于树脂构件430的上表面的使用了树脂构件等的间隔件470a,与树脂构件430的上表面隔开预定的间隔而配置。第2屏蔽件440b通过设置于树脂构件430的上表面的使用了树脂构件等的间隔件470b,与树脂构件430的上表面隔开预定的间隔而配置。通过在第1屏蔽件440a和第2屏蔽件440b与树脂构件430的上表面之间设置空间,能够提高第1屏蔽件440a和第2屏蔽件440b与树脂构件430之间的绝热性能。

第1屏蔽件440a和第2屏蔽件440b在线圈卷绕轴O2的方向上隔开预定的间隔而配置,在位于送电部410的中央部上方的部分不设置屏蔽件。

参照图9,第1屏蔽件440a在线圈卷绕轴O2的轴方向上配置于送电部410的一端侧。同样地,第2屏蔽件440b在线圈卷绕轴O2的轴方向上配置于送电部410的另一端侧。其结果,在包含送电部410的两端边(RL方向的端部)的中央部没有设置屏蔽件440,而成为包含送电部410的两端边的中央部没有被屏蔽件440覆盖的结构。

(作用和效果)

在具备上述结构的送电部410和屏蔽件440中,也能够得到与实施方式1的受电部210和屏蔽件240同样的作用效果。此外,通过将实施方式2至实施方式4所示的结构应用于送电部410和屏蔽件440,也能够得到同样的作用效果。

(其他实施方式)

在上述各实施方式中,针对作为树脂构件230,430而采用使用了不燃性聚酯等的树脂材料的情况进行了说明,但只要是具有与这些树脂材料同等的功能,能够将芯单元和受电/送电线圈埋入其内部的封止构件,则不限定于树脂材料。

在上述各实施方式中,也可以在受电部210的树脂构件230的侧面和送电部410的树脂构件430的侧面设置屏蔽件。但是,在上述各实施方式的受电部210和送电部410的结构中,即使不在侧面设置屏蔽件,也不会给向侧面方向泄漏的电磁场的分布带来大的影响。

由此,如上述各实施方式所示,在受电部210中,能够采用仅在树脂构件230的上表面侧设置屏蔽件240的结构,在送电部410中,能够采用仅在树脂构件430的下表面侧设置屏蔽件440的结构。

在上述各实施方式中,芯单元260、460不限定于上述结构,能够由在行方向和/或列方向上排列配置的多个分割芯构成。在使用多个分割芯构成芯单元260、460的情况下,优选线圈卷绕轴O2延伸方向的分割数(在上述实施方式中为“2”)比与线圈卷绕轴延伸方向垂直的方向的分割数(在上述实施方式中为“3”)少。

在上述各实施方式中,针对将受电装置200的受电部210固定于地板114的情况进行了说明,但是不限定于该固定构造。例如,也可以将受电部210从侧构件115R,115L或横构件悬置。

在上述各实施方式中,受电部210的线圈的卷绕方向不限定于卷绕轴O2周围。例如,也可以将在与卷绕轴O2垂直的方向(R-L)方向上延伸的卷绕轴设为卷绕方向。该情况下,送电部410中也将在相同方向上延伸的卷绕轴设为卷绕方向。

在上述各实施方式中,作为受电部210,示出了将受电线圈250与芯单元260一起通过树脂构件230封止的构造,对没有使用树脂构件230的构造的受电部210,也能够采用上述各实施方式的结构。在送电部410中也同样。

以上,针对各实施方式进行了说明,但本次公开的实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的内容。本发明的技术范围由权利要求表示,包括与权利要求等同的意思以及范围内的所有变更。

标号说明

100电动车辆、110车辆主体、111L,111R,118L,118R车轮、112底面、114地板、115L,115R侧构件、116排气管、117催化剂、119发动机、120车辆ECU、130整流器、140DC/DC转换器、150电池、160电力控制单元(PCU)、170马达单元、180,322通信部、200受电装置、210,210A受电部、210t,230t,260t端部、220,420电容器、230,430树脂构件、240,240A,240B,240C,440屏蔽件、240a,440a第1屏蔽件、240b、440b第2屏蔽件、270a,270b间隔件、260、460芯单元、260A上表面、260B下表面、260C,260D,260E,260F侧面、261~268分割芯、250受电线圈、290间隙、300外部供电装置、310高频电力装置、320送电ECU、330交流电源、400送电装置、410,410A送电部、450送电线圈、1000电力传输系统、O2线圈卷绕轴、P1中心位置。

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