JP6563167B2

JP6563167B2 - 給電装置

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Publication number: JP6563167B2
Application number: JP2013237793A
Authority: JP
Inventors: アントニーガフ; 田中　信吾; 信吾田中; 範高田口
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2019-08-21
Anticipated expiration: 2033-11-18
Also published as: JP2015100155A

Description

本発明は、給電装置に係り、特に、車両に搭載された給電装置に関するものである。

近年、車両のルーフなどにソーラーパネルを設置して、車内に設置されたエアコンなどの電子機器にソーラーパネルからの電力を供給することが考えられている。従来、ソーラーパネルからの電力は電線を用いて車内に取り込んでいる。このため、電線自体に防水加工を施す必要があり、コスト高となっていた。

また、車体ボディ外に設けられたサイドミラーやサンバイザーに、モータなどの負荷を設け、サイドミラーやサンバイザーを駆動させることも考えられている。この車体ボディ内に設けられたバッテリ（電源）から車体ボディ外に設けられたサイドミラーやサンバイザー内の負荷への電源供給も、電線で行っている。このため、配線作業が複雑になる、という問題があった。

上述したように、電線を車内外に引き込むためには、車体ボディに電線を通すための孔を開ける必要がある。車体ボディのドアの開口から電線を車内に引き込むことも考えられるが、何れの場合も、グロメットなどの防水部材や防水加工を施す必要があり、製造プロセスが複雑になる、という問題があった。

また、車両のルーフには、ランプなどの様々な負荷が設けられている。従来、このルーフに設けられた負荷への電源供給は、ピラー内の狭い空間に電線を配索して行っているため、配線作業が煩雑になる、という問題があった。

そこで、本発明は、製造プロセスが容易となる給電装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、車体ボディの開口に設けられた窓ガラスの外表面及び内表面にそれぞれ設けられ、かつ、向かい合って設けられたコイルを備え、前記コイル間の非接触給電により前記車体ボディ内又は前記車体ボディ外の何れか一方に設けられた電源から他方に設けられた負荷への電源供給を行い、前記外表面に設けたコイル及び前記内表面に設けたコイルの双方が、前記窓ガラスの一端部に設けられ、前記一端部に沿った方向に長尺状に設けられていることを特徴とする給電装置に存する。

請求項２記載の発明は、前記電源が、前記車体ボディの外表面に設置されたソーラーパネルから構成され、前記窓ガラスの外表面に設けられたコイルは、前記ソーラーパネルからの電力が供給される給電コイルから構成され、前記窓ガラスの内表面に設けられたコイルは、前記給電コイルから非接触で電力を受電する受電コイルから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の給電装置に存する。

請求項３記載の発明は、前記電源が、前記車体ボディ内に設置され、前記負荷が、前記車体ボディ外に設置されたサイドミラー又はサンバイザーに設けられ、前記窓ガラスの内表面に設けられたコイルは、前記電源からの電力が供給される給電コイルから構成され、前記窓ガラスの外表面に設けられたコイルは、前記給電コイルから非接触で電力を受電する受電コイルから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の給電装置に存する。

請求項４記載の発明は、車体ボディ内に設けられた電源からルーフに設けられた負荷に電源を供給するための給電装置であって、前記車体ボディの開口に設けられた窓ガラスの内表面に、前記電源からの電力が供給される給電コイルを設け、前記車体ボディの開口に設けられた窓ガラスの外表面に、前記給電コイルから非接触で電力を受電する受電コイルを設け、前記受電コイルと前記給電コイルとを向かい合って設け、前記負荷には、前記受電コイルが受電した電力が供給され、前記給電コイル及び前記受電コイルの双方が、前記窓ガラスの一端部に設けられ、前記一端部に沿った方向に長尺状に設けられていることを特徴とする給電装置に存する。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、電線を用いずに、非接触給電により、車体ボディ内又は車体ボディ外に一方に設けた電源からの電力を他方に設けた負荷に供給することができるため、製造プロセスが容易となる。また、窓ガラスの端部に給電コイル及び受電コイルを設けることにより、窓ガラス上にコイルを設けても視認性が悪くならない。給電コイル及び受電コイルを窓ガラスの端部に沿った方向に長尺状に設けることにより、窓ガラス上にコイルを設けても視認性が悪くならない。

請求項２記載の発明によれば、電線を用いずに、非接触給電により、車体ボディ外に設けたソーラーパネルからの電力を車体ボディ内に取り込むことができる。

請求項３記載の発明によれば、電線を用いずに、非接触給電により、車体ボディ内に設けられた電源からの電力を車体ボディ外に設けたサイドミラー又はサンバイザーに設けた負荷に供給することができる。

請求項５記載の発明によれば、車体ボディ内に設けられた電源は、窓ガラスの内表面及び外表面に設けた給電コイルから受電コイルに非接触で受電された後、ルーフに設けた負荷に供給されるので、ピラーに電線を配索しなくてもよく、配線作業が容易となる。

第１実施形態における本発明の給電装置を示すブロック図である。図１に示す給電装置を組み込んだ車両の斜視図である。図２のＩ−Ｉ線断面図である。第２及び第３実施形態における本発明の給電装置を示すブロック図である。第２実施形態における図１に示す給電装置を組み込んだ車両の側面図である。第３実施形態における図１に示す給電装置を組み込んだ車両の側面図である。図５に示すサイドウインドウ又は図６に示すフロントウインドウの部分概略拡大図である。

第１実施形態
以下、第１実施形態における本発明の給電装置を組み込んだ車両について図１〜図３を参照して説明する。図１は、第１実施形態における本発明の給電装置を示すブロック図である。図２は、図１に示す給電装置を組み込んだ車両の斜視図である。図３は、図２のＩ−Ｉ線断面図である。図１〜図３に示す給電装置１は、車体ボディ外に設けられたソーラーパネル１１１（＝電源）からの電力を非接触で車体ボディ内に設けられた電子機器１２４（＝負荷）に給電するための装置である。

同図に示すように、給電装置１は、車体ボディ外に設けられた複数の給電部１１と、車体ボディ内に設けられた複数の受電部１２と、を備えている。上記車体ボディは、鉄などの磁界を遮断する金属から構成されている。車体ボディには、正面、背面、側面にそれぞれ開口が設けられていて、その開口には窓ガラスが嵌め込まれている。

各給電部１１は、ソーラーパネル１１１と、ソーラーパネル１１１からの直流電力を交流に変換するインバータ１１２と、インバータ１１２が交流に変換したソーラーパネル１１１からの電力が供給される給電コイル１１３と、給電コイル１１３に接続された共振周波数調整用の給電コンデンサ１１４と、を備えている。

ソーラーパネル１１１は、車体ボディの外表面に設置され、光エネルギーを電力に変換する。本実施形態では、ソーラーパネル１１１は、２つ設けられ、車体ボディのルーフとトランクパネルとにそれぞれ設けられている。このインバータ１１２は、後述する給電コイル１１３及び給電コンデンサ１１４から成る共振回路の共振周波数と等しい周波数の交流電力を供給するように設けられている。

給電コイル１１３は、車体ボディの後ろ側の開口に設けられた窓ガラスであるリアウインドウ２の外表面に設けられ、インバータ１１２を介してソーラーパネル１１１からの電力が供給される。ルーフに設置されたソーラーパネル１１１から電力供給を受ける給電コイル１１３は、リアウインドウ２の上端部に設けられている。トランクパネルに設置されたソーラーパネル１１１から電力供給を受ける給電コイル１１３は、リアウインドウ２の下端部に設けられている。

これら給電コイル１１３は、リアウインドウ２上に導線を長方形のスパイラル状に巻いて構成されている。また、給電コイル１１３は、リアウインドウ２の上端部又は下端部に沿った方向、即ち左右方向に長尺状に形成されている。給電コンデンサ１１４は各々、給電コイル１１３に直列接続され、給電コイル１１３と共に共振回路を形成している。本実施形態では、給電コンデンサ１１４は、給電コイル１１３と直列接続しているが、並列接続するようにしてもよい。

各受電部１２は、上記給電コイル１１３からの電力を非接触で受電する受電コイル１２１と、受電コイル１２１に接続された共振周波数調整用の受電コンデンサ１２２と、受電コイル１２１が受電した交流電力を直流に変換するコンバータ１２３と、コンバータ１２３により変換された直流電力が供給される電子機器１２４と、を備えている。

受電コイル１２１は、図３に示すように、上記リアウインドウ２の内表面に設けられている。また、受電コイル１２１は、リアウインドウ２の上端部及び下端部にそれぞれ設けられ、上述した給電コイル１１３に向かい合っている。これら受電コイル１２１は、給電コイル１１３と同じ形状、同じ大きさに設けられ、給電コイル１１３及び受電コイル１２１は同軸上に配置されている。

受電コンデンサ１２２は各々、受電コイル１２１に直列接続され、受電コイル１２１と共に共振回路を形成している。本実施形態では、受電コンデンサ１２２は、受電コイル１２１と直列接続しているが、並列接続するようにしてもよい。上記電子機器１２４は、例えば、エアコンやオーディオなどの機器であり、直流電力が供給されると動作する。

上記給電コイル１１３及び給電コンデンサ１１４から成る共振回路と、受電コイル１２１及び受電コンデンサ１２２から成る共振回路と、は互いに共振周波数が一致するように設けられている。

次に、上述した給電装置１の動作について説明する。ソーラーパネル１１１が発電すると、インバータ１１２がこれを高周波の交流に変換して、給電コイル１１３に供給する。交流電力が給電コイル１１３に供給されると上述した各共振回路が共振する。これにより、給電コイル１１３からの電力は、受電コイル１２１により非接触で受電され、電子機器１２４に電源が供給される。

上述した実施形態によれば、電線を用いずに、非接触給電により、車体ボディ外に設けたソーラーパネル１１１からの電力を車体ボディ内に取り込むことができる。このため、車体ボディに開けられた孔に電線を通して車内に引き込んだり、車体ボディのドア開口にグロメットを設けたりする必要がなく、製造プロセスが容易となる。

また、上述した実施形態によれば、給電コイル１１３及び受電コイル１２１は、リアウインドウ２の下端部又は上端部に設けられている。これにより、リアウインドウ２上にコイル１１３、１２１を設けても視認性が悪くならない。

なお、上述した実施形態によれば、ソーラーパネル１１１をルーフやトランクパネルに設けていたが、これに限ったものではない。ソーラーパネル１１１は、車体ボディの外表面に設けられていればよく、ドアパネルやボンネットに設けてもよい。

また、上述した実施形態によれば、給電コイル１１３及び受電コイル１２１はリアウインドウ２に設けられていたが、これに限ったものではない。例えば、フロントウインドウなど別の窓ガラスに設けることも考えられる。また、車体ボディのフロントには樹脂製のバンパー（＝樹脂部分）が取り付けられていることがある。この場合、樹脂製のバンパーの外表面に給電コイル１１３を設け、内表面に受電コイル１２１を設けることも考えられる。

また、上述した実施形態によれば、給電コイル１１３及び受電コイル１２１は、スパイラス状であったがこれに限ったものではない。給電コイル１１３及び受電コイル１２１としては非接触給電できるようなものであればよく、例えばらせん状に形成されていてもよい。

第２実施形態
以下、第２実施形態における本発明の給電装置を組み込んだ車両について図４、図５及び図７を参照して以下説明する。第２実施形態における給電装置１は、車内に設けられたバッテリ１３１（＝電源）からの電力を非接触で車外に設けられた電子機器１２４（＝負荷）に給電するための装置である。

同図に示すように、給電装置１は、車体ボディ内に設けられた給電部１３と、車体ボディ外に設けられた受電部１４と、を備えている。上記車体ボディについては、第１実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

給電部１３は、バッテリ１３１と、バッテリ１３１からの直流電力を交流に変換するインバータ１３２と、インバータ１３２が交流に変換したバッテリ１３１からの電力が供給される給電コイル１３３と、給電コイル１３３に接続された共振周波数調整用の給電コンデンサ１３４と、を備えている。インバータ１３２は、後述する給電コイル１３３及び給電コンデンサ１３４から成る共振回路の共振周波数と等しい周波数の交流電力を供給するように設けられている。

給電コイル１３３は、車体ボディの側面開口に設けられた窓ガラスであるサイドウインドウ３（図５）の内表面に設けられ、イバータ１３２を介してバッテリ１３１からの電力が供給される。給電コイル１３３は、図７に示すように、サイドウインドウ３の縁に沿って設けられている。給電コンデンサ１３４は、給電コイル１３３に直列接続され、給電コイル１３３と共に共振回路を形成している。本実施形態では、給電コンデンサ１３４は、給電コイル１３３と直列接続しているが、並列接続するようにしてもよい。

受電部１４は、上記給電コイル１３３からの電力を非接触で受電する受電コイル１４１と、受電コイル１４１に接続された共振周波数調整用の受電コンデンサ１４２と、受電コイル１４１が受電した交流電力を直流に変換するコンバータ１４３と、コンバータ１４３により変換された直流電力が供給される電子機器１４４と、を備えている。

受電コイル１４１は、図５及び図７に示すように、上記サイドウインドウ３の外表面に、サイドウインドウ３の縁に沿って設けられ、上述した給電コイル１３３に向かい合っている。受電コイル１４１は、給電コイル１３３と同じ形状、同じ大きさに設けられ、給電コイル１３３及び受電コイル１４１は同軸上に配置されている。受電コンデンサ１４２、コンバータ１４３は、第１実施形態における受電コンデンサ１２２及びコンバータ１２３と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

上記電子機器１４４は、例えば、車両ボディ外に設けられたサイドミラーやサンバイザーに内蔵されたモータなどの機器であり、電源が供給されると動作する。上記給電コイル１３３及び給電コンデンサ１３４から成る共振回路と、受電コイル１４１及び受電コンデンサ１４２から成る共振回路と、は互いに共振周波数が一致するように設けられている。

次に、上述した給電装置１の動作について説明する。第１実施形態と同様に、インバータ１３２により変換された交流電力が給電コイル１３３に供給されると上述した各共振回路が共振する。これにより、給電コイル１３３からの電力は、受電コイル１４１により非接触で受電され、電子機器１４４に電源が供給される。

上述した実施形態によれば、電線を用いずに、非接触給電により、車体ボディ内に設けられたバッテリ１３１からの電力を車体ボディ外に設けたサイドミラー又はサンバイザーに設けた電子機器１４４に供給することができる。このため、車体ボディに開けられた孔に電線を通して車内に引き込んだり、車体ボディのドア開口にグロメットを設けたりする必要がなく、製造プロセスが容易となる。

なお、上述した実施形態によれば、電子機器１４４は、サイドミラーやサンバイザーに設けられていたが、これに限ったものではない。電子機器１４４としては、車両ボディ外に設けられた他の負荷にも適用できる。

また、上述した実施形態によれば、給電コイル１３３及び受電コイル１４１はサイドウインドウ３に設けられていたが、これに限ったものではない。例えば、フロントウインドウなど別の窓ガラスに設けることも考えられる。また、車体ボディのフロントには樹脂製のバンパー（＝樹脂部分）が取り付けられていることがある。この場合、樹脂製のバンパーの外表面に受電コイル１４１を設け、内表面に給電コイル１３３を設けることも考えられる。

第３実施形態
以下、第３実施形態における本発明の給電装置を組み込んだ車両について図４、図６及び図７を参照して説明する。

図４に示すように、給電装置１は、車体ボディ内に設けられた給電部１３と、一部が車体ボディ外に設けられた受電部１４と、を備えている。給電部１３については、第２実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略し、第２実施形態と異なる点だけ説明する。

給電部１３の給電コイル１３３は、車体ボディの正面開口に設けられた窓ガラスであるフロントウインドウ４の内表面に設けられ、インバータ１３２を介してバッテリ１３１からの電力が供給される。給電コイル１３３は、図７に示すように、フロントウインドウ４の縁に沿って設けられている。

受電部１４は、第２実施形態と同様に、受電コイル１４１と、受電コンデンサ１４２と、コンバータ１４３と、電子機器１４４と、を備えている。受電コイル１４１は、図６及び図７に示すように、上記フロントウインドウ４の外表面に、フロントウインドウ４の縁に沿って設けられ、上述した給電コイル１３３に向かい合っている。受電コンデンサ１４２及びコンバータ１４３については、第２実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。電子機器１４４は、車体ボディのルーフ５の内側に設けられた、例えば、ランプなどの機器であり、電源が供給されると動作する。

上述した第３実施形態によれば、車体ボディ内に設けられたバッテリ１３１は、フロントウインドウ４の内表面及び外表面に設けた給電コイル１３３から受電コイル１４１に非接触で受電された後、ルーフに設けた電子機器１４４に供給されるので、ピラーに電線を配索しなくてもよく、配線作業が容易となる。

また、上述した実施形態によれば、給電コイル１１３、１３３及び受電コイル１２１、１４１は、互いに共振する磁界共鳴式であったが、これに限ったものではない。電磁誘導式で非接触給電を行うようにしてもよい。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１給電装置
２リアウインドウ（窓ガラス）
３サイドウインドウ（窓ガラス）
４フロントウインドウ（窓ガラス）
５ルーフ
１１１ソーラーパネル（電源）
１１３給電コイル
１２１受電コイル
１２４電子機器（負荷）
１３１バッテリ（電源）
１３３給電コイル
１４１受電コイル
１４４電子機器（負荷）

Claims

車体ボディの開口に設けられた窓ガラスの外表面及び内表面にそれぞれ設けられ、かつ、向かい合って設けられたコイルを備え、
前記コイル間の非接触給電により前記車体ボディ内又は前記車体ボディ外の何れか一方に設けられた電源から他方に設けられた負荷への電源供給を行い、
前記外表面に設けたコイル及び前記内表面に設けたコイルの双方が、前記窓ガラスの一端部に設けられ、前記一端部に沿った方向の一端から他端に亘って当該一端部に沿った方向に長尺状に設けられている
ことを特徴とする給電装置。
前記電源が、前記車体ボディの外表面に設置されたソーラーパネルから構成され、
前記窓ガラスの外表面に設けられたコイルは、前記ソーラーパネルからの電力が供給される給電コイルから構成され、
前記窓ガラスの内表面に設けられたコイルは、前記給電コイルから非接触で電力を受電する受電コイルから構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
前記電源が、前記車体ボディ内に設置され、
前記負荷が、前記車体ボディ外に設置されたサイドミラー又はサンバイザーに設けられ、
前記窓ガラスの内表面に設けられたコイルは、前記電源からの電力が供給される給電コイルから構成され、
前記窓ガラスの外表面に設けられたコイルは、前記給電コイルから非接触で電力を受電する受電コイルから構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
車体ボディ内に設けられた電源からルーフに設けられた負荷に電源を供給するための給電装置であって、
前記車体ボディの開口に設けられた窓ガラスの内表面に、前記電源からの電力が供給される給電コイルを設け、
前記車体ボディの開口に設けられた窓ガラスの外表面に、前記給電コイルから非接触で電力を受電する受電コイルを設け、
前記受電コイルと前記給電コイルとを向かい合って設け、
前記負荷には、前記受電コイルが受電した電力が供給され、
前記給電コイル及び前記受電コイルの双方が、前記窓ガラスの一端部に設けられ、前記一端部に沿った方向の一端から他端に亘って当該一端部に沿った方向に長尺状に設けられている
ことを特徴とする給電装置。