JP2013176227A - 充電用コネクタ接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリ側コネクタからの外部電源側コネクタの無理な離脱によるバッテリ側コネクタ、外部電源側コネクタおよび充電ケーブルの損傷を防止できる、充電用コネクタ接続構造を提供する。
【解決手段】外部電源側コネクタ４２がバッテリ側コネクタ５に接続された状態で、ロック片２３の爪部２７が外部電源側コネクタ４２に対して固定的に配置される。ロック片２３は、コイルばね２４によって弾性的に支持されており、コイルばね２４の付勢力により、ロック片２３の先端部が外部電源側コネクタ４２に対して固定的に配置された状態が保持される。コイルばね２４の付勢力に抗して、ロック片２３が差し込み方向の上流側に移動されると、外部電源側コネクタ４２に対するロック片２３の先端部の固定配置状態が解除され、外部電源側コネクタ４２がバッテリ側コネクタ５から離脱自在となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、充電ケーブルの先端の外部電源側コネクタを車両に設けられたバッテリ側コネクタに接続して、外部電源から充電ケーブルを通して供給される電力で車両に搭載されたバッテリを充電するための充電用コネクタ接続構造に関する。

電気自動車やプラグインハイブリッドカーでは、急速充電用ＤＣ電源および家庭用電源（商用交流電源）などの外部電源からの電力でバッテリが充電される。

この充電のために、電気自動車などの車両には、バッテリ側コネクタが設けられている。バッテリ側コネクタは、ワイヤハーネスを介して、バッテリに接続されている。バッテリの充電の際には、外部電源から延びる充電ケーブルの先端の外部電源側コネクタがバッテリ側コネクタに接続される。これにより、外部電源とバッテリとが電気的に接続され、外部電源からバッテリに電力が供給可能となる。

外部電源側コネクタとバッテリ側コネクタとの接続状態を確保するため、外部電源側コネクタをバッテリ側コネクタにロックするロック機構が設けられている。外部電源側コネクタがバッテリ側コネクタにロックされたまま、車両が発進されると、外部電源側コネクタとバッテリ側コネクタとの接続が解除されないので、充電ケーブル、外部電源側コネクタ、バッテリ側コネクタおよびロック機構に大きな張力が作用し、ロック機構の破損などが生じる。そのため、電気自動車などの車両では、制御により、外部電源側コネクタとバッテリ側コネクタとが接続されている状態での車両の発進が禁止されている。

ところが、車両を駐車した部分に傾斜や段差がある場合、駐車後に車両が動いてしまうおそれがある。このとき、外部電源側コネクタがバッテリ側コネクタに接続されていると、ロック機構などの損傷を生じる場合がある。

たとえば、バッテリ側コネクタとバッテリとを接続するワイヤハーネスが巻き取りリールに巻き取られており、充電プラグがこれを保持するグロメットから離脱されたときに、巻き取りリールからワイヤハーネスが送り出される構成が提案されている。この構成を採用することにより、外部電源側コネクタがバッテリ側コネクタに接続された状態で車両が少し動いても、ロック機構などの損傷を防止することができる。

特開２００９−１１２０７６号公報

しかしながら、巻き取りリールへのワイヤハーネスの巻き取り長さ以上に車両が動くと、充電ケーブルおよびワイヤハーネスが延び切って、ロック機構などの損傷を生じるおそれがある。ワイヤハーネスの巻き取り長さを大きくすれば、ワイヤハーネスが延び切ることを防止できるが、巻き取りリールのサイズが大きくなったり、ワイヤハーネスが巻き取りリールから送り出されるときに引っかかったりするという別の問題が生じる。

本発明の目的は、バッテリ側コネクタからの外部電源側コネクタの無理な離脱によるバッテリ側コネクタ、外部電源側コネクタおよび充電ケーブルの損傷を防止できる、充電用コネクタ接続構造を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る充電用コネクタ接続構造は、充電ケーブルの先端の外部電源側コネクタを車両に設けられたバッテリ側コネクタに接続して、外部電源から前記充電ケーブルを通して供給される電力で車載バッテリを充電するための構造である。前記充電用コネクタ接続構造は、前記バッテリ側コネクタに対する前記外部電源側コネクタの抜き差し方向と直交する方向に延びる揺動軸を中心に揺動可能、かつ、前記バッテリ側コネクタに対して前記抜き差し方向にスライド可能に設けられ、前記外部電源側コネクタが前記バッテリ側コネクタに接続された状態で、先端部が前記外部電源側コネクタに対して固定的に配置されるロック片と、前記ロック片を弾性的に支持するとともに、前記ロック片における前記揺動軸よりも前記先端部側の部分を前記バッテリ側コネクタに対する前記外部電源側コネクタの差し込み方向に付勢する弾性部材とを含む。前記充電用コネクタ接続構造では、前記ロック片が前記弾性部材の付勢力に抗して前記差し込み方向の上流側に移動されたときに、前記ロック片の前記先端部が前記外部電源側コネクタに対して固定的に配置された状態が解除される。

充電ケーブルの先端の外部電源側コネクタが車両のバッテリ側コネクタに接続されると、外部電源と車両に搭載されたバッテリとが電気的に接続されて、外部電源から充電ケーブルを通してバッテリに電力が供給可能となる。

外部電源側コネクタがバッテリ側コネクタに接続された状態で、ロック片の先端部が外部電源側コネクタに対して固定的に配置される。ロック片は、弾性部材によって弾性的に支持されており、バッテリ側コネクタに対する外部電源側コネクタの抜き差し方向と直交する方向に延びる揺動軸を中心に揺動可能、かつ、バッテリ側コネクタに対して抜き差し方向にスライド可能に設けられている。

また、弾性部材は、ロック片における揺動軸よりも先端部側の部分をバッテリ側コネクタに対する外部電源側コネクタの差し込み方向に付勢している。この弾性部材の付勢力により、ロック片の先端部が外部電源側コネクタに対して固定的に配置された状態が保持される。そのため、外部電源側コネクタがバッテリ側コネクタから容易に外れることを防止できる。

そして、弾性部材の付勢力に抗して、ロック片が差し込み方向の上流側に移動されると、外部電源側コネクタに対するロック片の先端部の固定配置状態が解除され、外部電源側コネクタがバッテリ側コネクタから離脱自在となる。そのため、充電ケーブルが差し込み方向の上流側に不用意に引っ張られたときに、外部電源側コネクタがバッテリ側コネクタから無理なく離脱する。よって、巻き取りリールを備える構成を採用せずに、バッテリ側コネクタからの外部電源側コネクタの無理な離脱によるバッテリ側コネクタ、外部電源側コネクタおよび充電ケーブルの損傷を防止することができる。

充電用コネクタ接続構造は、バッテリ側コネクタに対して抜き差し方向に移動可能に設けられて、一端部から前記バッテリ側コネクタを受け入れ、他端部から前記外部電源側コネクタを受け入れて、前記バッテリ側コネクタに前記外部電源側コネクタが接続された状態で、前記外部電源側コネクタが固定的に結合される中間部材を含んでいてもよい。この場合、ロック片の先端部が中間部材に係止することにより、ロック片の先端部がバッテリ側コネクタに対して固定的に配置されるとよい。

本発明によれば、外部電源側コネクタがバッテリ側コネクタから抜き取られる方向に充電ケーブルが不用意に引っ張られても、外部電源側コネクタがバッテリ側コネクタから無理なく離脱する。よって、バッテリ側コネクタからの外部電源側コネクタの無理な離脱によるバッテリ側コネクタ、外部電源側コネクタおよび充電ケーブルの損傷を防止することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る充電用コネクタ接続構造の断面図であり、外部電源側コネクタがバッテリ側コネクタから離脱された状態を示す。 図２は、本発明の一実施形態に係る充電用コネクタ接続構造の断面図であり、外部電源側コネクタがバッテリ側コネクタに接続された状態を示す。 図３は、図１に示される切断線Ａ−Ａにおけるロック機構の断面図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る充電用コネクタ接続構造の断面図であり、外部電源側コネクタが中間部材と一体となってバッテリ側コネクタから離脱された状態を示す。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る充電用コネクタ接続構造の断面図であり、外部電源側コネクタがバッテリ側コネクタから離脱された状態を示す。図２は、本発明の一実施形態に係る充電用コネクタ接続構造の断面図であり、外部電源側コネクタがバッテリ側コネクタに接続された状態を示す。

充電用コネクタ接続構造１が採用される車両２は、電気自動車またはプラグインハイブリッドカーである。

車両２には、たとえば、走行用モータおよび発電機として機能するモータジェネレータ（図示せず）と、モータジェネレータに供給される電力を蓄積するバッテリ３とが備えられている。そして、車両２では、外部電源４から供給される電力でバッテリ３を充電できるようになっている。外部電源４は、たとえば、急速充電用ＤＣ電源である。

バッテリ３の充電のために、車両２には、バッテリ側コネクタ５が設けられている。

バッテリ側コネクタ５は、たとえば、円柱状の基端部６と、基端部６よりも小径な円柱状の先端部７とを一体的に有している。基端部６と先端部７との境界には、段差が生じている。

車両２の車体には、凹部８が形成されている。バッテリ側コネクタ５は、その基端部６が凹部８の底壁９に挿通された状態で保持され、先端部７が凹部８内に配置されている。また、車両２の車体には、凹部８内を開閉する充電口リッド（図示せず）が設けられている。

バッテリ側コネクタ５の先端部７には、ピン１０が先端面から突出した状態で保持されている。各ピン１０には、配線１１が接続されている。所定の配線１１は、車両２に搭載されたバッテリ３に接続されている。バッテリ３に接続されている配線１１の途中部には、リレー１２が介装されている。

凹部８内には、中間部材１４が設けられている。

中間部材１４は、略円筒状をなしている。中間部材１４の一端部は、バッテリ側コネクタ５の先端部７の外径よりも大きく、バッテリ側コネクタ５の基端部６の外径よりも小さい内径を有している。中間部材１４の他端部の外周面には、径方向に張り出す円環状の鍔部１５が形成されている。また、中間部材１４の外周面には、鍔部１５よりも一端部側で中間部材１４の中心を挟んで互いに対向する２つの位置に、それぞれ被係止突起１６が形成されている。

また、凹部８内には、中間部材１４をバッテリ側コネクタ５に固定するためのロック機構２１が設けられている。

図３は、図１に示される切断線Ａ−Ａにおけるロック機構の断面図である。

ロック機構２１は、図３に示されるように、２個の支持部２２、２個のロック片２３および４個のコイルばね２４を含む。

支持部２２は、半円弧板状をなしている。２個の支持部２２は、一方の支持部２２の両端部に他方の支持部２２の両端部が間隔を空けて対向して、バッテリ側コネクタ５の基端部６の周囲を取り囲む円環状をなすように配置されている。

ロック片２３は、２個の支持部２２の各間に配置されている。ロック片２３は、図１，２に示されるように、断面略Ｌ字状をなしている。ロック片２３は、支持部２２に沿って延びる連結部２５と、連結部２５の内側（支持部２２の内周側）の端部から中間部材１４の外周面と間隔を空けて中間部材１４の他端部側に延びるアーム部２６と、アーム部２６の先端部から中間部材１４側に突出する爪部２７とを一体的に有している。

連結部２５の外側の端部には、揺動軸２８が挿通されている。そして、揺動軸２８の両端部が支持部２２に保持されることにより、ロック片２３は、揺動軸２８を支点として揺動可能に設けられている。

コイルばね２４は、図３に示されるように、各支持部２２および各ロック片２３の連結部２５に対する凹部８の開口側に１個ずつ配置されている。各支持部２２に対向するコイルばね２４の一端は、支持部２２の円弧方向の中央部で内周寄りの位置に接続されている。また、各ロック片２３の連結部２５に対向するコイルばね２４の一端は、連結部２５における揺動軸２８よりもアーム部２６側の位置に接続されている。各コイルばね２４の他端は、凹部８の側壁２９から突出する板状のばね接続部３１に接続されている。これにより、支持部２３およびロック片２３は、４個のコイルばね２４によって弾性的に支持されている。

また、各ロック片２３の連結部２５とばね接続部３１との間には、凹部８の側壁２９から突出する板状の操作部３２が設けられている。各操作部３２は、ロック片２３の連結部２５における揺動軸２８よりもアーム部２６と反対側の部分と対向している。

図１，２に示されるように、外部電源４には、充電ケーブル４１が接続されている。充電ケーブル４１の先端には、バッテリ側コネクタ５に接続／離脱可能な外部電源側コネクタ４２が設けられている。

外部電源側コネクタ４２は、中間部材１４の内径よりも小さい径を有する円柱状をなしている。外部電源側コネクタ４２の外周面には、外部電源側コネクタ４２の中心線を挟んで互いに対向する２つの位置に、それぞれ操作片支持部４４が突出して形成されている。

各操作片支持部４４には、ロック用操作片４５が支持されている。ロック用操作片４５は、バッテリ側コネクタ５に対する外部電源側コネクタ４２の抜き差し方向に延びており、先端部が外部電源側コネクタ４２側に屈曲した鉤状に形成されている。そして、ロック用操作片４５は、先端部が外部電源側コネクタ４２の外周面に対して接離するように揺動可能に設けられている。ロック用操作片４５は、ばね（図示せず）により、先端部が外部電源側コネクタ４２の外周面に近接する方向に付勢されている。

また、車両２には、マイクロコンピュータを含む構成のＥＣＵ（電子制御ユニット）５１が備えられている。

外部電源側コネクタ４２がバッテリ側コネクタ５から離脱されている状態では、図１に示されるように、中間部材１４の一端部内にバッテリ側コネクタ５の先端部７が挿入されて、中間部材１４の一端面がバッテリ側コネクタ５の基端部６の端面に当接している。そして、この状態では、ロック機構２１の各ロック片２３の爪部２７が被係止突起１６に対して中間部材１４の他端部側から当接して係止されている。また、コイルばね２４の弾性力により、爪部２７が被係止突起１６を押圧している。これにより、中間部材１４は、バッテリ側コネクタ５に固定的に設けられている。

また、外部電源側コネクタ４２がバッテリ側コネクタ５から離脱されている状態では、リレー１２が開かれている（オフにされている）。

外部電源側コネクタ４２は、図２に示されるように、中間部材１４内にその他端側から挿入されて、中間部材１４内でバッテリ側コネクタ５に接続される。外部電源側コネクタ４２がバッテリ側コネクタ５に接続される過程で、ロック用操作片４５の先端部が中間部材１４の鍔部１５に当接する。その後、外部電源側コネクタ４２がバッテリ側コネクタ５側にさらに移動されると、ロック用操作片４５の先端部がばねによる付勢力に抗して外部電源側コネクタ４２の外周面から離間する。そして、外部電源側コネクタ４２がバッテリ側コネクタ５に接続されると、ロック用操作片４５の先端部は、鍔部１５を乗り越えて、鍔部１５に中間部材１４の一端側から当接して係止される。これにより、外部電源側コネクタ４２が中間部材１４に固定され、中間部材１４を介して、各ロック片２３の爪部２７が外部電源側コネクタ４２に対して固定的に配置される。

外部電源側コネクタ４２がバッテリ側コネクタ５に接続されると、外部電源４とバッテリ３とが電気的に接続されて、外部電源４から充電ケーブル４１などを通してバッテリ３に電力が供給可能となる。

ＥＣＵ５１には、外部電源側コネクタ４２がバッテリ側コネクタ５に接続されたことを検出する接続検出回路（図示せず）が内蔵されている。外部電源側コネクタ４２がバッテリ側コネクタ５に接続されたことが検出されると、ＥＣＵ５１により、リレー１２が閉じられる（オンにされる）。

外部電源側コネクタ４２がバッテリ側コネクタ５から離脱されるときには、各ロック用操作片４５の基端部が外部電源コネクタ４２側に押圧されて、ロック用操作片４５の先端部が中間部材１４の鍔部１５に係止した状態が解除される。その後、各ロック用操作片４５の基端部が押圧されたまま、外部電源側コネクタ４２がバッテリ側コネクタ５から引き離される。

外部電源側コネクタ４２がバッテリ側コネクタ５から離脱されると、ＥＣＵ５１により、リレー１２が開かれる。

図４は、本発明の一実施形態に係る充電用コネクタ接続構造の断面図であり、外部電源側コネクタが中間部材と一体となってバッテリ側コネクタから離脱された状態を示す。

各ロック用操作片４５が操作されずに、または、その操作が不完全で、各ロック用操作片４５の先端部が中間部材１４の鍔部１５に形成した状態のまま、外部電源側コネクタ４２にバッテリ側コネクタ５から離脱する方向の力が加えられた場合、中間部材１４が外部電源側コネクタ４２と一体的にその離脱方向に移動する。中間部材１４の各被係止突起１６にロック片２３の爪部２７が係止しているので、中間部材１４の移動に伴って、コイルばね２４の弾性力に抗して、ロック片２３および支持部２２が一体的に移動する。この移動が進むと、各ロック片２３の連結部２５が操作部３２に当接する。その後、移動がさらに進むと、各ロック片２３の連結部２５が各操作部３２によって押圧され、各ロック片２３が揺動軸２８を中心に回動して、各ロック片２３の爪部２７が被係止突起１６から外れる。これにより、バッテリ側コネクタ５に対する中間部材１４の固定が解除され、外部電源側コネクタ４がバッテリ側コネクタ５から離脱自在となる。

外部電源側コネクタ４２がバッテリ側コネクタ５から離脱した状態では、リレー１２が開かれているので、中間部材１４がバッテリ側コネクタ５から離脱し、ピン１０が露出しても、その露出したピン１０にバッテリ３の高電圧が印加されることはない。

以上のように、充電ケーブル４１の先端の外部電源側コネクタ４２が車両２のバッテリ側コネクタ５に接続されると、外部電源４と車両に搭載されたバッテリ３とが電気的に接続されて、外部電源４から充電ケーブル４１などを通してバッテリ３に電力が供給可能となる。

外部電源側コネクタ４２がバッテリ側コネクタ５に接続された状態で、ロック片２３の爪部２７が外部電源側コネクタ４２に対して固定的に配置される。ロック片２３は、コイルばね２４によって弾性的に支持されており、バッテリ側コネクタ５に対する外部電源側コネクタ４２の抜き差し方向と直交する方向に延びる揺動軸２８を中心に揺動可能、かつ、バッテリ側コネクタ５に対して抜き差し方向にスライド可能に設けられている。

また、コイルばね２４は、ロック片２３における揺動軸２８よりも先端部側の部分をバッテリ側コネクタ５に対する外部電源側コネクタ４２の差し込み方向に付勢している。このコイルばね２４の付勢力により、ロック片２３の先端部が外部電源側コネクタ４２に対して固定的に配置された状態が保持される。そのため、外部電源側コネクタ４２がバッテリ側コネクタ５から容易に外れることを防止できる。

そして、コイルばね２４の付勢力に抗して、ロック片２３が差し込み方向の上流側に移動されると、外部電源側コネクタ４２に対するロック片２３の先端部の固定配置状態が解除され、外部電源側コネクタ４２がバッテリ側コネクタ５から離脱自在となる。

そのため、充電ケーブル４１がバッテリ側コネクタ５に対する外部電源側コネクタ４２の離脱方向に不用意に引っ張られたときに、外部電源側コネクタ４２がバッテリ側コネクタ５から無理なく離脱する。よって、巻き取りリールを備える構成を採用せずに、バッテリ側コネクタ５からの外部電源側コネクタ４２の無理な離脱によるバッテリ側コネクタ５、充電ケーブル４１および外部電源側コネクタ４２の損傷を防止することができる。

また、支持部２２およびロック片２３がコイルばね２４によって弾性的に支持されているので、外部電源側コネクタ４２にその中心軸線に対して傾斜した方向の力が加えられても、中間部材１４の移動により、少なくとも一方のロック片２３の連結部２５が操作部３２に当接して押圧され、そのロック片２３の爪部２７が被係止突起１６から外れて、バッテリ側コネクタ５に対する中間部材１４の固定が解除される。よって、外部電源側コネクタ４２をバッテリ側コネクタ５から無理なく離脱させることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、外部電源側コネクタ４２と中間部材１４とが分離可能に結合される構成を取り上げたが、中間部材１４は、外部電源側コネクタ４２と一体的に形成されていてもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 充電用コネクタ接続構造
２ 車両
３ バッテリ（車載バッテリ）
４ 外部電源
５ バッテリ側コネクタ
２３ ロック片
２４ コイルばね（弾性部材）
２８ 揺動軸
４１ 充電ケーブル
４２ 外部電源側コネクタ

Claims (1)

1. 充電ケーブルの先端の外部電源側コネクタを車両に設けられたバッテリ側コネクタに接続して、外部電源から前記充電ケーブルを通して供給される電力で車載バッテリを充電するための充電用コネクタ接続構造であって、
   前記バッテリ側コネクタに対する前記外部電源側コネクタの抜き差し方向と直交する方向に延びる揺動軸を中心に揺動可能、かつ、前記バッテリ側コネクタに対して前記抜き差し方向にスライド可能に設けられ、前記外部電源側コネクタが前記バッテリ側コネクタに接続された状態で、先端部が前記外部電源側コネクタに対して固定的に配置されるロック片と、
   前記ロック片を弾性的に支持するとともに、前記ロック片における前記揺動軸よりも前記先端部側の部分を前記バッテリ側コネクタに対する前記外部電源側コネクタの差し込み方向に付勢する弾性部材とを含み、
   前記ロック片が前記弾性部材の付勢力に抗して前記差し込み方向の上流側に移動されたときに、前記ロック片の前記先端部が前記外部電源側コネクタに対して固定的に配置された状態が解除される、充電用コネクタ接続構造。

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