JPH10106870A - 電気自動車充電用磁気結合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一次コアと二次コアを隙間なく接合して充電
効率を高める。 【解決手段】 電気自動車側には、受容ケース１３内に
二次コイルユニット２０が配置されている。この二次コ
イルユニット２０は二次コア２１に二次コイル２２を巻
装して構成される。また、この受容ケース１３内には、
底部に板バネ１４が設けられている。一方、高周波電源
装置側には一次コア３３に一次コイル３２を巻装して構
成される一次コイルユニット３０が設けられている。そ
して、この一次コイルユニット３０を受容ケース１３内
に挿入すると、一次コイルユニット３０が板バネ１４に
よって上方へ付勢され、これにより、一次コア３３と二
次コア２１とが密着状態に接合する。このように本発明
では、両コア３３，２１が隙間なく密着するから、磁束
の損失を防止して充電効率を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車を電磁
誘導を利用して充電するための電気自動車用磁気結合装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気自動車の充電システムとして
電磁誘導を利用した非接触型のものが開発されており、
その一例として特開平６−１４４７０号公報に示された
ものがある。これは、図８に示すように、充電用電源に
接続した一次コイルユニット１と、電気自動車の車体側
に配置された二次コイルユニット２とを備えた構成であ
り、充電時には、一次コイルユニット１を車体側に挿入
することにより一次コア３と二次コア４とを接合状態と
して１個の磁気回路を構成し、その状態で一次コイル５
に交流電流を流して二次コイル６に非接触で起電力を発
生させるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一次コアと
二次コアとの接合部分において、隙間が形成されている
と損失が増大して効率が損なわれることになる。従っ
て、一次コイルユニットを電気自動車に挿入した状態に
おいて、一次コアと二次コアとはできるだけ隙間なく接
合されることが望ましい。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、高効率で充電を行うことができる電気
自動車充電用磁気結合装置を提供するところにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の電気自動車充電用磁気結合装置は、充電
用電源によって電気自動車の蓄電装置を充電するための
ものであって、一次コアに一次コイルを巻装してなる一
次コイルユニットと、電気自動車に設けられた二次コア
に二次コイルを巻装してなる二次コイルユニットとを備
え、一次コイルユニットを電気自動車側に挿入して一次
及び二次の両コアを接合させることで閉ループ状の磁気
回路を構成し、その状態で一次コイルを充電用電源にて
励磁することで二次コイルに起電力を生じさせて蓄電装
置を充電するようにしたものにおいて、一次コイルユニ
ットを電気自動車に挿入した状態において、一次コア或
いは二次コアの少なくとも一方を相互に接合する方向に
付勢する付勢部材が設けられていることに特徴を有す
る。

【０００６】請求項２の電気自動車充電用磁気結合装置
は、請求項１記載の電気自動車充電用磁気結合装置にお
いて、付勢部材は、一次コイルユニットが挿入される受
容ケース内に設けられ、一次コイルユニットを一次コア
と二次コアとが相互に接合する方向に付勢することに特
徴を有する。

【０００７】請求項３の電気自動車充電用磁気結合装置
は、請求項１記載の電気自動車充電用磁気結合装置にお
いて、一次及び二次の一方又は双方のコイルユニット
は、コアがコイルに対して変位可能に設けられ、そのコ
イルが固定されてコアが前記付勢部材によって相手方の
コアと接合する方向に付勢されているところに特徴を有
する。

【０００８】

【本発明の作用・効果】請求項１の発明では、一次コイ
ルユニットを電気自動車に挿入すると、一次コア或いは
二次コアの少なくとも一方が相互に接合する方向へ付勢
される。従って、一次コイルユニットを挿入した状態に
おいて、一次コアと二次コアとを密着させることがで
き、電力損失の発生を抑えて充電効率を高めることがで
きる。

【０００９】請求項２の発明では、一次コイルユニット
を受容ケース内に挿入すると、一次コイルユニットが一
次コアと二次コアとを相互に接合する方向に付勢され
る。これにより、一次コアと二次コアとを密着させるこ
とができ、損失を防いで充電効率を高めることができ
る。

【００１０】請求項３の発明では、一次コイルユニット
を電気自動車に挿入すると、一方又は双方のコアが相手
方コアと接合する方向に付勢される。これにより、一次
コアと二次コアとを密着させることができ、電力損失を
防いで充電効率を高めることができる。しかも、請求項
３の発明ではコアのみを直接付勢するから、一次コアと
二次コアとの密着状態をより確実なものとすることがで
きる。

【００１１】

【発明の実施の形態】

＜第１実施形態＞以下、請求項１及び請求項２の発明を
具体化した第１実施形態について図１ないし図４を参照
して説明する。

【００１２】本システムの全体的構成は図１に示したよ
うであり、電気自動車ＥＶの車体外部に例えば蓋１１に
て開閉可能な受容部１２が形成され、ここに後述する一
次コイルユニット３０を挿入してセットできるようにな
っている。一次コイルユニット３０には充電用電力ケー
ブル４０が接続され、これが充電用の高周波電源装置５
０に連なっている。

【００１３】図２以降に示すように、電気自動車ＥＶの
前記受容部１２には、外側に向かって開放する凹所１３
ａを構成する受容ケース１３が取り付けられ、ここに二
次コイルユニット２０が配置されている。この二次コイ
ルユニット２０は、例えばフェライト製の二次コア２１
に二次コイル２２を巻装して構成されており、二次コイ
ル２２の出力端子は、電気自動車ＥＶの蓄電装置である
動力バッテリ（図示せず）を充電するための充電回路に
接続されていて、二次コイル２２に誘導される高周波起
電力を整流してその動力バッテリを充電できる。

【００１４】上記二次コア２１は、図２及び図３に示し
たように、例えば四角柱をＬ字型に屈曲させた形状をな
し、そのＬ字の長辺を横にした形状で受容ケース１３に
固定され、Ｌ字の短辺が凹所１３ａの奥側で下向きに延
びてその下端部が受容ケース１３を貫通して凹所１３ａ
内に僅かに突出している。また、Ｌ字の長辺の先端下面
は受容ケース１３の開放端側に形成した開口部１３ｂを
通して凹所１３ａ内に向けて露出されている。さらに、
この受容ケース１３の凹所１３ａの底部には、板バネ１
４が取り付けられていて、凹所１３ａ内に挿入された一
次コイルユニット３０を上方（二次コイルユニット２０
側）に付勢するようになっている。この板バネ１４が本
発明の付勢部材に相当する。

【００１５】一方、前記一次コイルユニット３０は扁平
箱形のハウジング３１に一次コイル３２及び一次コア３
３を収容して構成されている。一次コア３３は前記二次
コア２１と同一のものを使用しており、そのＬ字の長辺
をハウジング３１の前後方向に沿わせた形状でハウジン
グ３１に固定され、Ｌ字の短辺がハウジング３１の基部
側で上向きに延びてここに二次コイル３２が巻装されて
いる。また、Ｌ字の短辺部の上端面がハウジング３１を
貫通して外部に突出し、Ｌ字の長辺部の先端上面はハウ
ジング３１の前端に形成した開口部３１ａを通して外方
に露出されている。従って、この一次コイルユニット３
０を、一次コア３３の長手方向に沿って電気自動車ＥＶ
の受容ケース１３の凹所１３ａ内に挿入すると、一次コ
ア３３の長辺部の先端上面が二次コア２１の短辺部の下
端面とスライドしながら対向状態となり、かつ、一次コ
ア３３の短辺部の上面も二次コア２１の長辺部の先端下
面とスライドしながら対向状態となる。そして、一次コ
イルユニット３０が受容ケース１３内の段部１３ｃに当
接する最奥まで挿入されると（図４参照）、その凹所１
３ａの底面部に設けた板バネ１４が一次コイルユニット
３０を上方に付勢することで両コア２１，３３の対向面
がほぼ接触することとなり、両コア２１，３３によって
閉じた単一ループの磁気回路が形成される。そこで、充
電用電力ケーブル４０を通して一次コイル３２を励磁す
ると、二次コイル２２に起電力が発生し、これに基づき
電気自動車ＥＶの動力用バッテリが充電される。

【００１６】なお、各コア２１，３３の短辺側の端面を
受ける受容ケース１３の開口部１３ｂ及びハウジング３
１の開口部３１ａは、各端面を受け入れ得るように大型
に形成されているが、特に、一次コイルユニット３０の
挿入方向に関して各端面よりも十分に長く設定してあ
る。また、前記充電用電力ケーブル４０はハウジング３
１の基部側に一体に突設したハンドル兼用の筒部３８を
貫通してハウジング３１内に導入されて内部の一次コイ
ル３２に接続されている。

【００１７】本実施形態は以上の構成であり、その作用
及び効果は次の通りである。一次コイルユニット３０を
受容ケース１３の凹部１３ａ内に挿入すると、その挿入
過程で、一次コイルユニット３０は板バネ１４によって
上方へ付勢される。そして、一次コイルユニット３０が
段部１３ｃに当接する位置まで押し込まれ、完全に凹部
１３ａ内に収容されると、二次コア２１の短辺部におけ
る下端面が開口部３１ａを介して一次コア３３の長辺部
における先端上面に接触し、かつ一次コア３３の短辺部
における上端面が開口部１３ｂを介して二次コア２１の
長辺部における先端下面に接触する。つまり、一次コイ
ルユニット３０が板バネ１４によって上方に付勢される
ことで、一次コア３３と二次コア２１との対向面が密着
状態に接合する。これにより、両コア２１，３３によっ
て閉じた単一ループの磁気回路が形成され、充電用電力
ケーブル４０を通して一次コイル３２を励磁すると、二
次コイル２２に起電力が発生し、これに基づき電気自動
車ＥＶの動力用バッテリが充電される。

【００１８】このように本実施形態では、板バネ１４に
よって一次コイルユニット３０を上方に付勢するように
したから、一次コア３３と二次コア２１とが隙間なく密
着し、磁気回路における磁気抵抗の増大を抑えて電力損
失を抑えることができ、もって充電効率を高めることが
できる。

【００１９】＜第２実施形態＞図５及び図６は請求項３
の発明を具体化した本発明の第２実施形態を示してい
る。上記第１実施形態では、板バネ１４によって一次コ
ア３３を二次コア２１と接合する方向へ付勢する構造と
したが、本実施形態では、コイルバネ５１によって二次
コア２１を一次コア３３と接合する方向へ付勢する構造
となっている。その他の点は、第１実施形態のものと同
一であるから、同一部分に同一符号を付して重複する説
明は省略する。

【００２０】第２実施形態の二次コイル２２は、第１実
施形態同様にＬ字に形成された二次コア２１の短辺部に
巻装されているが、その短辺部との間に僅かな隙間を形
成している。つまり、二次コア２１が二次コイル２２に
対して上下動できるようになっている。さらに、この上
下動可能に配された二次コア２１の上側には、コイルバ
ネ５１が受容ケース１３の天井面との間に配設され、二
次コア２１を下方に付勢している。コイルバネ５１の直
径は二次コア２１の長辺寸法より僅かに径小程度の寸法
に設定されており、、二次コア２１の長辺部全体を下方
へ付勢している。

【００２１】また、受容ケース１３内における凹部１３
ａの高さ寸法は、奥側では一次コイルユニット３０にお
けるハウジング３１の先端部分における厚さ寸法にほぼ
等しく、入り口付近ではハウジング３１の基部側におけ
る厚さ寸法にほぼ等しく設定されている。これにより、
一次コイルユニット３０は凹部１３ａ内に密挿される。

【００２２】一次コア３３及び二次コア２１の長辺部に
おける先端縁は、テーパ状に切り欠かれてガイド面５２
を形成しており、対向する二次コア２１及び一次コア３
３の短辺部がそれぞれこのガイド面５２に案内されて一
次コア３３の先端上面及び二次コア２１の先端下面に接
合し易くなっている。

【００２３】なお、一次コア３３に巻装された一次コイ
ル３２は、内面を絶縁した導電パイプ５３を複数回巻回
することにより構成されている。そして、この導電パイ
プ５３の端部に冷媒供給パイプ５４が嵌合されるととも
に、導電パイプ５３のうち冷媒供給パイプ５４との連結
部近くには、通電用端子５５が例えばろう付けにより接
続され、ここに充電用電力ケーブル４０の芯線がカシメ
固定されて一次コイル３２を励磁できるようになってい
る。また、前記２本の冷媒供給パイプ５４は充電用電力
ケーブル４０に沿って一体化する形態で延出されてお
り、その端部が図示しない循環ポンプと放熱装置に閉ル
ープをなすようにして連結されている。これにより、循
環ポンプを運転すると、冷却水が充電用電力ケーブル４
０の往路側の冷媒供給パイプ５４を通して導電パイプ５
３内を流れ、これが再び充電用電力ケーブル４０の復路
側の冷媒供給パイプ５４を通して放熱装置から循環ポン
プに戻されるという冷媒の循環流が生成されるから、導
電パイプ５３で発生した熱は、冷却水に運ばれて放熱装
置において放熱される。従って、一次コイル３２を効果
的に冷却することができるようになっている。

【００２４】本実施形態は以上の構成であり、その作用
及び効果は次の通りである。一次コイルユニット３０を
受容ケース１３の凹部１３ａ内に挿入すると、その挿入
過程で、二次コア２１及び一次コア３３の短辺部がそれ
ぞれ一次コア３３及び二次コア２１のガイド面５２に当
接する。さらに、一次コイルユニット３０を奥方へ押し
込むと、一次コイルユニット３０の挿入とともに、二次
コア２１及び一次コア３３の短辺部は、それぞれガイド
面５２に案内されて一次コア３３の先端上面及び二次コ
ア２１の先端下面に接触する。この際、二次コア２１は
コイルバネ５１の付勢力に抗して上方へ持ち上げられ
る。これにより、一次コア３３と二次コア２１との対向
面はコイルバネ５１からの弾発力で密着状態に接合し、
閉じた単一ループの磁気回路が形成される（図６参
照）。そして、充電用電力ケーブル４０を通して一次コ
イル３２を励磁すると、二次コイル２２に起電力が発生
し、これに基づき電気自動車ＥＶの動力用バッテリが充
電される。

【００２５】このように本実施形態では、コイルバネ５
１によって二次コア２１を下方に付勢するようにしたか
ら、一次コア３３と二次コア２１とが隙間なく密着し、
磁気回路の磁気抵抗の増大を抑えることで電力損失を防
止して充電効率を高めることができる。しかも、コイル
バネ５１を二次コア２１の長辺寸法より僅かに径小程度
に形成して二次コア２１全体を付勢するようにしている
から、二次コア２１が傾いた状態に付勢されることがな
く、安定して両コア３３，２１を密着状態に接合させる
ことができる。また、二次コア２１を直接付勢するよう
にしているから、両コア３３，２１の密着状態を確実な
ものとすることができる。

【００２６】＜他の実施形態＞本発明は上記記述及び図
面によって説明した実施の形態に限定されるものではな
く、例えば次のような実施の形態も本発明の技術的範囲
に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲
内で種々変更して実施することができる。 （１）上記第２実施形態では、コイルバネ５１は二次コ
ア２１の長辺寸法より僅かに径小程度に形成され、この
ように比較的大きなコイルバネ５１によって二次コア２
１を付勢したが、図７に示すように、小型のコイルバネ
６１を前後に二つ配設し、これによって二次コア２１を
下方へ付勢するようにしてもよい。この場合には、二次
コア２１の前後両側部分が均等に下方へ付勢されるか
ら、二次コア２１が傾いた状態となることがなく、安定
して両コア３３，２１を密着状態に接合させることがで
きる。なお、図７中、第２実施形態と同一部分は同一符
号を付して説明を省略する。

【００２７】（２）上記第１実施形態では、受容ケース
１３内における底部に設けられた板バネ１４によって一
次コイルユニット３０が上方へ付勢される構造となって
いたが、一次コイルユニット３０の底面に付勢部材を設
け、その付勢部材が受容ケース１３の内底部との間で突
っ張ることで一次コイルユニット３０を上方へ付勢する
ようにしてもよい。

【００２８】（３）上記第１実施形態では、板バネ１４
によって一次コイルユニット３０を上方へ付勢すること
により、一次コア３３が二次コア２１と接合する方向に
付勢される構造となっていたが、一次コイルユニット３
０側においてハウジング３１内に直接一次コア３３を上
方へ付勢する付勢部材を設けた構造であってもよい。

【００２９】（４）上記第１実施形態と第２実施形態と
を組み合わせた構造、即ち、板バネ１４で一次コイルユ
ニット３０を上方へ付勢するとともにコイルバネ５１に
よって二次コア２１を下方へ付勢するようにしてもよ
い。

【００３０】（５）上記第２実施形態では二次コア２１
を一次コア３３側に付勢するようにしたが、これとは逆
に、一次コイル３２をハウジング３１内に固定して一次
コア３３を二次コア２１側に付勢する構成としてもよ
く、また、双方のコア３３，２１を付勢する構成であっ
てもよい。

【００３１】（６）上記第１実施形態では本発明の付勢
部材は板バネ１４であり、第２実施形態ではコイルバネ
５１であったが、その他、付勢部材はゴム、スポンジ、
或いは気体を封入したゴム袋等の弾性体であってもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の充電システムを概略的に示す側面図で
ある。

【図２】本発明の第１実施形態における一次及び二次の
各コイルユニットを示す斜視図である。

【図３】同じく縦断面図である。

【図４】同じく一次コイルユニットの挿入状態を示す縦
断面図である。

【図５】第２実施形態における各コイルユニットを示す
縦断面図である。

【図６】同じく一次コイルユニットの挿入状態を示す縦
断面図である。

【図７】その他の実施形態を示す縦断面図である。

【図８】従来の電気自動車充電用磁気結合装置を示す断
面図である。

【符号の説明】

ＥＶ…電気自動車 １３…受容ケース １４…板バネ（付勢部材） ２０…二次コイルユニット ２１…二次コア ２２…二次コイル ３０…一次コイルユニット ３２…一次コイル ３３…一次コア ５１…コイルバネ（付勢部材） ６１…コイルバネ（付勢部材）

フロントページの続き (72)発明者 有坂 秋司 大阪府大阪市此花区島屋１丁目１番３号 住友電気工業株式会社内 (72)発明者 嶋田 俊郎 大阪府大阪市此花区島屋１丁目１番３号 住友電気工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充電用電源によって電気自動車の蓄電装
   置を充電するためのものであって、一次コアに一次コイ
   ルを巻装してなる一次コイルユニットと、前記電気自動
   車に設けられた二次コアに二次コイルを巻装してなる二
   次コイルユニットとを備え、前記一次コイルユニットを
   前記電気自動車側に挿入して前記一次及び二次の両コア
   を接合させることで閉ループ状の磁気回路を構成し、そ
   の状態で前記一次コイルを前記充電用電源にて励磁する
   ことで前記二次コイルに起電力を生じさせて前記蓄電装
   置を充電するようにしたものにおいて、 前記一次コイルユニットを前記電気自動車に挿入した状
   態において、前記一次コア或いは前記二次コアの少なく
   とも一方を相互に接合する方向に付勢する付勢部材が設
   けられていることを特徴とする電気自動車充電用磁気結
   合装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電気自動車充電用磁気結
   合装置において、前記付勢部材は、前記一次コイルユニ
   ットが挿入される受容ケース内に設けられ、前記一次コ
   イルユニットを前記一次コアと前記二次コアとが相互に
   接合する方向に付勢することを特徴とする電気自動車充
   電用磁気結合装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の電気自動車充電用磁気結
   合装置において、前記一次及び二次の一方又は双方のコ
   イルユニットは、コアがコイルに対して変位可能に設け
   られ、そのコイルが固定されてコアが前記付勢部材によ
   って相手方のコアと接合する方向に付勢されることを特
   徴とする電気自動車充電用磁気結合装置。