(57)【要約】【課題】車両用の非接触充電装置を、地上にて、無理な作業姿勢を強いられることなく、安全に、かつ、容易に点検・修理できるようにする。【解決手段】外部電源に連なる１次コイル３を、車両の動力用バッテリー３３に連なる２次コイル４２に電磁結合させ、前記動力用バッテリー３３を充電する車両用非接触充電装置である。前記１次コイル３を、車両が走行する路面Ｒと略同一面で、かつ、前記車両が走行しない位置に設置するとともに、前記１次コイル３を、車両の底面４７に設けられている２次コイル４２の下方に迫り出すようにする。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源に連なる１次コイルを、車両の動力用バッテリーに連なる２次コイルに電磁結合させ、前記動力用バッテリーを充電する車両用非接触充電装置において、前記１次コイルを、車両が走行する路面と略同一面で、かつ、前記車両が走行しない位置に設置するとともに、前記１次コイルを、車両の底面に設けられている２次コイルの下方に迫り出すようにすることを特徴とする車両用非接触充電装置。
【請求項２】
充電装置を、車両が走行する路面と略同一面で、かつ、前記車両が走行しない位置に設置した左右一対の固定フレームと、断面Ｈ形の第２可動フレームを介して前記固定フレームに支持させた第１可動フレームと、該第１可動フレーム上に昇降自在に設けた昇降フレームと、該昇降フレーム上に設けた１次コイルにより構成させた請求項１記載の車両用非接触充電装置。
【請求項３】
第２可動フレームを、固定フレームの内側に設けた複数の車輪と、第１可動フレームの左右両側に設けた複数の車輪によって支持してなる請求項２記載の車両用非接触充電装置。
【請求項４】
第１可動フレームの複数の車輪を、第１可動フレームの後半部分に設け、固定フレームの複数の車輪は、それより前方に設けてなる請求項３記載の車両用非接触充電装置。
【請求項５】
昇降フレームを、第１可動フレームに立設させた複数の昇降スクリューによって支持するとともに、各昇降スクリューの下部にチェーンホイールを設け、かつ、これらのチェーンホイールを取り囲むように設けたエンドレスチェーンを昇降用モータによって回動させる請求項２記載の車両用非接触充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用非接触充電装置、更に詳しくは、電気自動車や、内燃機関と電動モータ等の２系統以上の動力源を持つハイブリッド車等の車両に搭載されているバッテリーに非接触で充電するための車両用非接触充電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車は、従来から種々開発されているが全ての車種が動力源としてバッテリーを搭載している。そして、バッテリーに充電した後、そのバッテリーからモーターに電力を供給して走行するようになっている。
【０００３】
また、バッテリーの充電装置は、ガソリンスタンドなどに相当する充電所などに設置し、大型のコンセントなどによって電気自動車のバッテリーと接続するものであり、その充電装置は、１００Ｖあるいは２００Ｖの商用交流電源の電圧を電気自動車のバッテリーの電圧に対応した電圧にトランスを用いて昇圧あるいは降圧し、比較的大容量の整流器によって整流してバッテリーに供給するようにした構成が一般的である。
【０００４】
他方、図１１に示すように、電気自動車３１の底部に非接触式の磁気コア３５を設けた場合には、充電電力供給部３２では、電気自動車３１が所定位置に停止した時、磁気コア３９を上昇させて電気自動車３１の磁気コア３５に対向させて磁気結合部を形成し、インバータ３７からの高周波交流電圧を電気自動車３１に供給し、バッテリー３３の充電を行うようにしている（例えば、特許文献１参照。）。なお、図１１において、３６は商用電源、３８は通信装置、４０は配線を示している。
【特許文献１】特許第２８７９２８５号公報（第４頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記磁気コア３９は、路面に設けた竪穴（図面番号ナシ）の中に設けられているため、磁気コア３９やその付帯設備などを点検・修理する場合には、前記竪穴に隣接して設けられている狭いマンホールの中に立ち入って点検・修理する必要があり、無理な作業姿勢を強いられることが少なくない。
【０００６】
また、このような竪穴式の磁気コア収納穴は、雨水などが流入し易いため、排水ポンプなどの付帯設備を設置する必要があり、設備費が嵩む要因になっている。更に、路面に設けた竪穴式の磁気コア収納穴は、通常、マンホールの蓋のように、頑丈な鉄製の蓋によって覆う必要があるため、その開閉が容易ではない。
【０００７】
本発明は、このような不都合を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、車両用の非接触充電装置を、地上にて、無理な作業姿勢を強いられることなく、安全に、かつ、容易に点検・修理することができるのみならず、排水ポンプなどの付帯設備を設置する必要がない車両用非接触充電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を達成するため、本発明は、次のように構成されている。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、外部電源に連なる１次コイルを、車両の動力用バッテリーに連なる２次コイルに電磁結合させ、前記動力用バッテリーを充電する車両用非接触充電装置において、前記１次コイルを、車両が走行する路面と略同一面で、かつ、前記車両が走行しない位置に設置するとともに、前記１次コイルを、車両の底面に設けられている２次コイルの下方に迫り出すようにすることを特徴とする車両用非接触充電装置である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、充電装置を、車両が走行する路面と略同一面で、かつ、前記車両が走行しない位置に設置した左右一対の固定フレームと、断面Ｈ形の第２可動フレームを介して前記固定フレームに支持させた第１可動フレームと、該第１可動フレーム上に昇降自在に設けた昇降フレームと、該昇降フレーム上に設けた１次コイルにより構成させた請求項１記載の車両用非接触充電装置である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、第２可動フレームを、固定フレームの内側に設けた複数の車輪と、第１可動フレームの左右両側に設けた複数の車輪によって支持してなる請求項２記載の車両用非接触充電装置である。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、第１可動フレームの複数の車輪を、第１可動フレームの後半部分に設け、固定フレームの複数の車輪は、それより前方に設けてなる請求項３記載の車両用非接触充電装置である。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、昇降フレームを、第１可動フレームに立設させた複数の昇降スクリューによって支持するとともに、各昇降スクリューの下部にチェーンホイールを設け、かつ、これらのチェーンホイールを取り囲むように設けたエンドレスチェーンを昇降用モータによって回動させる請求項２記載の車両用非接触充電装置である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明は、外部電源に連なる１次コイルを、車両の動力用バッテリーに連なる２次コイルに電磁結合させ、前記動力用バッテリーを充電する車両用非接触充電装置において、前記１次コイルを、車両が走行する路面と略同一面で、かつ、前記車両が走行しない位置に設置するとともに、前記１次コイルを、車両の底面に設けられている２次コイルの下方に迫り出すので、充電装置を点検・修理する時に、充電装置を覆っている鉄製の蓋等を除去すると、充電装置などが白日の基に晒され、従来のように、窮屈な姿勢を強いられることなく、楽な姿勢で点検・修理を行うことができる。
【００１５】
また、従来の竪穴式の磁気コア収納穴は、雨水などが流入し易いため、排水ポンプなどの付帯設備を設置する必要があるが、本発明の充電装置は、車両が走行する路面と略同一面で、かつ、前記車両が走行しない位置に設けられているため、排水ポンプなどの付帯設備を設置する必要がなく、その分、設備費を低減することができる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、充電装置を、車両が走行する路面と略同一面で、かつ、前記車両が走行しない位置に設置した左右一対の固定フレームと、断面Ｈ形の第２可動フレームを介して前記固定フレームに支持させた第１可動フレームと、該第１可動フレーム上に昇降自在に設けた昇降フレームと、該昇降フレーム上に設けた１次コイルにより構成させたため、比較的簡単な装置でありながら、１次コイルを車両の底面に設けた２次コイルの下方にスムースに迫り出すことができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、第２可動フレームを、固定フレームの内側に設けた複数の車輪と、第１可動フレームの左右両側に設けた複数の車輪によって支持したため、請求項２に記載の発明と同様の効果が得られる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、第１可動フレームの複数の車輪を、第１可動フレームの後半部分に設け、固定フレームの複数の車輪は、それより前方に設けたため、請求項２に記載の発明と同様の効果が得られる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、昇降フレームを、第１可動フレームに立設させた複数の昇降スクリューによって支持するとともに、各昇降スクリューの下部にチェーンホイールを設け、かつ、これらのチェーンホイールを取り囲むように設けたエンドレスチェーンを昇降用モータによって回動させるため、昇降フレームをスムースに昇降させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２１】
尚、この実施形態では、電気自動車の非接触充電装置を例に取るが、内燃機関と電動モータ等の２系統以上の動力源を持つハイブリッド車に対しても適用することができる。
【００２２】
図１は本発明に係る電気自動車用非接触充電装置の一部断面を含む平面図、図２は図１のＢ−Ｂ’断面図、図３は図１のＡ−Ａ’断面図である。
【００２３】
図１〜図３において、３１ａは、例えば、マイクロバスなどの比較的大型の電気自動車であり、車体４１に搭載したバッテリー３３から図示しないモーターに電力を供給して路面Ｒ上を走行するようになっている。
【００２４】
上記バッテリー３３に充電する充電装置１は、ガソリンスタンドなどに相当する充電スタンド２に設置し、電気自動車３１ａの２次コイル４２と、充電スタンド２の１次コイル３とを互いに対向させ、磁力線を利用して無接触状態で前記バッテリー３３に充電するようになっている。
【００２５】
上記充電装置１は、１００Ｖあるいは２００Ｖの商用交流電源（図示せず）の電圧を電気自動車３１ａのバッテリー３３の電圧に対応した電圧にトランスを用いて昇圧あるいは降圧し、比較的大容量の整流器４３によって整流してバッテリー３３に供給するようになっている。図３中、４４は、ＢＭＳ（バッテリーマメジメントシステム）、４５は、ＲＢＣＩ（リモートバッテリーチャージインターフェース）、４６は、赤外線通信送受信器を示している。
【００２６】
この非接触式の充電装置１は、電気自動車３１ａが走行する路面Ｒと略同一面で、かつ、前記車両が走行しない位置、例えば、充電スタンド２が設置されている作業場（作業スペース）などの台部Ｈの横穴式空所４の床面５に設置されている。この空所４の側面は、コの字形あるいは升形の枠体６によって補強されており、路面Ｒに面している台部Ｈの前面７および路面Ｒより高くなっている台部Ｈの上面８が開口している。この台部Ｈの前面開口部７は、通常、開閉可能な蓋（図示せず）によって閉鎖するようにしてもよい。枠体６の上面開口部８は、鉄製の蓋９によって覆われている。
【００２７】
上記充電装置１は、図４および図５に示すように、上記空所４の床面５に設置した左右一対の固定フレーム（Ｌ形鋼）１１と、断面Ｈ形の第２可動フレーム１２を介して固定フレーム１１に支持させた第１可動フレーム１３と、この第１可動フレーム１３上に昇降自在に設けた昇降フレーム１４と、この昇降フレーム１４上に設けた１次コイル３により構成されている。１次コイル３上には、複数（図の場合、４個）のゴム製の緩衝材１５が設けられている。
【００２８】
上記第２可動フレーム１２は、固定フレーム１１の内側に設けた複数（図の場合、２個）の車輪１６ａ，１６ｂと、第１可動フレーム１３の左右両側に設けた複数（図の場合、２個）の車輪１７ａ，１７ｂによって支持されている。ただし、第１可動フレーム１３の複数の車輪１７ａ，１７ｂは、第１可動フレーム１３の後半部分に設けられ、固定フレーム１１の複数の車輪１６ａ，１６ｂは、それより前方に設けられている。また、第２可動フレーム１２は、その前後両端が端板１８によってそれぞれ閉塞され、第１可動フレーム１３によって可動されるようになっている。
【００２９】
上記昇降フレーム１４は、図４および図５に示すように、第１可動フレーム１３に立設させた複数（図の場合、４本）の昇降スクリュー１９によって支持されている。各昇降スクリュー１９の下部には、それぞれ、チェーンホイール２０が設けられているが、これらのチェーンホイール２０を取り囲むように設けたエンドレスチェーン２１を昇降用モータ２２によって回動することにより、上記昇降フレーム１４が上下に昇降するようになっている。
【００３０】
他方、送出し用モータ２３に設けた駆動チェーンホイール２５と、第１可動フレーム１３の先端に固定させた固定チェーンホイール２６との間に設けた第２のエンドレスチェーン２７を送出し用モータ２３によって回動させることによって第１可動フレーム１３を前後方向にスライドさせるようになっている。
【００３１】
第２エンドレスチェーン２７は、図６に示すように、駆動チェーンホイール２５と、固定チェーンホイール２６と、３個の従動チェーンホイール２８ａ〜２８ｃによって略Ｕ字状に支持されており、駆動チェーンホイール２５の直下の従動チェーンホイール２８ａを除く２個の従動チェーンホイール２８ｂ，２８ｃは、いずれも第１可動フレーム１３に設けられている。
【００３２】
図７は、本発明に係る電気自動車用非接触充電装置の制御系統図であり、既に説明したように、電気自動車３１ａの底面４７には、２次コイル４２が設置されている。そして、この２次コイル４２に整流器４３と、ＲＢＣＩ４５と、赤外線通信送受信器４６が直列に接続され、更に、整流器４３には、バッテリー３３が接続され、ＲＢＣＩ４５には、ＢＭＳ４４が接続されている。
【００３３】
他方、充電スタンド２側に設けられた非接触充電用高周波電源装置５１には、ＣＰＵ５２が設けられており、このＣＰＵ５２の指令によって充電スタンド２側の赤外線通信送受信器５３と、電気自動車側の赤外線通信送受信器４６との間で高周波信号の授受を行うとともに、制御装置５４によってアクチュエータ５５、すなわち、送出し用モータおよび昇降用モータを制御するようになっている。図中、Ｃ１およびＣ２は、それぞれ、リレーの接点である。
【００３４】
続いて、上記無接触式充電装置の作用について説明する。
【００３５】
充電を必要とする電気自動車、例えば、マイクロバスなどの比較的大型の電気自動車３１ａは、図８に示すように、充電スタンド２の定位置に停止する。その際、電気自動車３１ａは、その底面４７に設けた２次コイル４２が充電スタンド２の１次コイル３の真横になるように停止する。そして、前後方向の停止位置の微調整は、路面に設けた停止位置マーク（図示せず）に合うように運転者が電気自動車の運転操作をすることで行われる。
【００３６】
電気自動車３１ａの位置決め後、充電スタンド１のＣＰＵ５２の指令により、図９に示すように、充電装置１の第１可動フレーム１３が前方、すなわち、電気自動車３１ａの床下に向かって迫り出し、電気自動車３１ａの底面４７に設けられている２次コイル４２の真下に停止する。
【００３７】
その位置決めは、第１可動フレーム１３の先端に設けたタッチセンサー５７が電気自動車３１ａの底面４７に設けられているタッチ板４８にタッチすることによって行われる。
【００３８】
勿論、このようなセンサーが無く、単に、可動フレームを一定長さだけ繰り出す方式でもよい。何故なら、専門の運転者は、練習により±５０ｍｍ以内の位置精度で停止させることができるからである。
【００３９】
第１可動フレーム１３の位置決め後、充電装置１の昇降用モータ２２を始動すると、昇降フレーム１４が上昇し、図１０に示すように、１次コイル３が緩衝部材１８を介して電気自動車の２次コイル４２に接近する。続いて、ＣＰＵ５２の指令により、１次コイル３に高周波電流を供給すると、磁力線によって電気自動車の２次コイル４２に高周波交番電流が発生するので、比較的大容量の整流器４３によって整流してバッテリー３３に充電することが行われる。
【００４０】
充電完了後、上記１次コイル３を定位置に降下させ、続いて、第１可動フレーム１３を初期位置に向かって後退させると、第１可動フレーム１３の後退に追随して第２可動フレーム１２も初期位置に向かって後退する。そして、１次コイル３が台部Ｈに設けた空所４内に復帰して、電気自動車３１ａの床下に１次コイル等の障害物がなくなった後に電気自動車３１ａを前進させる。
【００４１】
上記台部Ｈに設けた空所４内に収納されている充電装置１を点検・修理する場合には、横穴式の空所４を覆っている鉄製の蓋９を除去すると、充電装置１などが白日下に晒されるので、従来のように、窮屈な姿勢を強いられることなく、楽な姿勢で点検・修理を行うことができる。
【００４２】
また、従来の竪穴式の磁気コア収納穴は、雨水などが流入し易いため、排水ポンプなどの付帯設備を設置する必要があるが、本発明の充電装置は、電気自動車などが走行する路面Ｒと略同一面で、かつ、前記車両が走行しない位置に設けられているため、排水ポンプなどの付帯設備を設置する必要がなく、その分、設備費を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る車両用非接触充電装置の一部断面を含む平面図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ’断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】本発明に係る非接触充電装置の平面図である。
【図５】本発明に係る非接触充電装置の正面図である。
【図６】送出し用エンドレスチェーンの架橋方式の説明図である。
【図７】本発明に係る車両用非接触充電装置の制御系の概略構成図である。
【図８】本発明の非接触充電装置の真横に電気自動車が停止した状態説明図である。
【図９】１次コイルが電気自動車の床下に迫りだした状態説明図である。
【図１０】１次コイルが上昇して２次コイルに接近した状態説明図である。
【図１１】従来の非接触充電装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
３  １次コイル
４  空所
３１ａ  電気自動車
３３  バッテリー
４２  ２次コイル
Ｒ  電気自動車が走行する路面
Ｈ  台部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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