JP2020072611A - 車両用充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】車高のばらつきに対して車両側の電極と充電装置側の電極との接触を確保することができる車両用充電システムを提供する。【解決手段】車両用充電システム１は、充電装置２と、車両１００に設けられた受電部１１とを備える。充電装置２は、給電部３１と、給電部３１を接続位置に上昇させることで給電部３１を受電部１１に接続させる装置側昇降部３４と、給電部３１及び受電部１１を介して充電を行う充電部３５と、充電部３５を制御する制御部３７とを備える。受電部１１は、上下方向と直交する方向に間隔をおいて対向して配置された一対の電極板１２，１３を有する。給電部３１は、本体部３２から一対の電極板１２，１３に向かう突出方向に突出し、接続位置で、一対の電極板１２，１３間に挿入される凸状電極３３を有する。制御部３７は、凸状電極３３と一対の電極板１２，１３の少なくとも一方とが接続された状態で、充電部３５に充電を開始させる。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用充電システムに関する。

従来、電気自動車（ＥＶ）等に搭載された受電側電極に対して、無人または自動で給電側電極を嵌合させて充電を行う充電装置がある。例えば、特許文献１では、両面に個別に受電電極が配置されたプレートを有する自走式ロボットと、対向する両面に個別に給電電極が配置された溝を有する充電器とを備え、プレートが溝に案内され、プレート側の受電電極が溝側の給電電極に電気的に接続される自走式ロボットの充電システムが提案されている。

特開平２−３０３３０３号公報

ところで、車両には、車種、メーカー間、タイヤ径等の構造上の差や、乗員、積載物等の状況の差によって車高にばらつきが生じる。車高のばらつきが大きいと、車両の底部に設けられた電極に対して、地面に配置された充電装置側の電極が接触できず、車両に対して充電装置が充電を行うことができないおそれがある。

本発明は、車高のばらつきに対して車両側の電極と充電装置側の電極との接触を確保することができる車両用充電システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る車両用充電システムは、充電装置と、車両に設けられた受電部と、を備え、前記充電装置は、前記受電部と接続する給電部と、前記車両が停止した状態で、前記給電部を待機位置から接続位置まで上昇させることで前記給電部を前記受電部に対して接続させる昇降部と、前記受電部と前記給電部とが接続した接続状態で、前記車両に対して前記給電部及び前記受電部を介して充電を行う充電部と、前記充電部を制御する制御部と、を備え、前記受電部は、上下方向と直交する方向に間隔をおいて対向して配置された一対の電極板を有し、前記給電部は、絶縁性を有する本体部と、前記本体部から前記一対の電極板に向かう突出方向に突出し、前記接続位置において、前記一対の電極板間に挿入され、かつ前記一対の電極板の少なくとも一方と接触する凸状電極と、を有し、前記制御部は、前記接続位置で前記凸状電極と前記一対の電極板の少なくとも一方とが接続された状態において、前記充電部に充電を開始させる、ことを特徴とする。

上記車両用充電システムにおいて、前記受電部は、さらに、各前記電極板に対応する付勢部材を有し、各前記付勢部材は、対応する前記電極板を、対向する前記電極板に向けて付勢し、前記一対の電極板は、前記電極板間に前記凸状電極が挿入されていない状態で、前記付勢部材により付勢された前記電極板の間隔が前記凸状電極よりも狭くなる、ものである。

上記車両用充電システムにおいて、前記給電部は、さらに、前記凸状電極を前記本体部の側面から前記突出方向に向けて突出させる突出状態と、前記凸状電極を前記突出方向と反対方向に向けて移動して前記本体部に収容する収容状態と、に切り替える切替機構を有する、ものである。

上記車両用充電システムにおいて、前記切替機構は、前記本体部に収容され、前記凸状電極を前記突出方向に付勢する形状記憶合金製のコイルばねと、前記コイルばねを加熱する加熱機構と、を有し、前記制御部は、前記加熱機構により前記コイルばねを加熱し、前記コイルばねの伸長により前記凸状電極を前記突出方向に突出させる、ものである。

本発明に係る車両用充電システムによれば、車高のばらつきに対して受電部側の電極と給電部側の電極との接触を確保することができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態に係る車両用充電システムが適用された車両の一例を示す模式図である。 図２は、実施形態に係る車両用充電システムの構成例を示す模式図である。 図３は、受電部と給電部の接続状態の一例を示す模式図である。 図４は、受電部と給電部の接続状態の他の一例を示す模式図である。 図５は、凸状電極が収容された給電部の構成例を示す模式図である。 図６は、凸状電極が突出した給電部の構成例を示す模式図である。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、車両用充電システムの動作例を示す模式図である。 図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、車両用充電システムの動作例を示す模式図である。 図９は、実施形態の第１変形例に係る受電部の構成例を示す模式図である。 図１０は、実施形態の第２変形例における受電部の構成例を示す模式図である。 図１１は、実施形態の第３変形例に係る車両用充電システムの構成例を示す模式図である。 図１２は、センサによる検出時の受電部と給電部との位置関係の一例を示す模式図である。 図１３は、センサによる非検出時の受電部と給電部との位置関係の一例を示す模式図である。

以下に、本発明に係る車両用充電システムの実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記実施形態により本発明が限定されるものではない。下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、下記実施形態における構成要素は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

［実施形態］
実施形態に係る車両用充電システムについて図１〜図８を参照して説明する。なお、図１は、充電施設の停車位置に停止した車両の一例を示す。図２は、車両用充電システムの受電部と給電部とが接続位置で接続している接続状態の一例を示す。図３は、図２に示す接続状態を前方から見た図である。図４は、図３と異なる接続位置で接続している受電部と給電部の接続状態を前方から見た図である。図５は、凸状電極が本体部に収容された給電部の一例を示す。図６は、凸状電極が本体部から突出した給電部の一例を示す。図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図８（Ａ）、及び図８（Ｂ）は、受電部と給電部との接続時の動作の流れを示す。

以下の説明において、特に記載しない限り、図１、図３〜図６（図９〜図１３を含む）におけるＸ方向は、本実施形態における車両の前後方向である。Ｙ方向は、前後方向と直交する方向であり、本実施形態における車両の幅方向である。Ｚ方向は、前後方向及び幅方向と直交する方向であり、本実施形態における車両の上下方向である。つまり、前後方向と幅方向と上下方向とは相互に直交するものとする。なお、上下方向は鉛直方向に限られない。

車両用充電システム１は、例えば、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等を含む車両１００に適用される。車両１００は、例えば、図１及び図２に示すように、蓄電池等のバッテリ１１０を搭載し、バッテリ１１０に蓄電された電力を利用して走行可能に構成されたものである。バッテリ１１０は、車両１００内に配索されたケーブル１１１，１１２を介して、車両１００に設けられた受電部１１に電気的に接続されている。本実施形態のバッテリ１１０は、受電部１１を介して外部の充電装置２に電気的に接続することができ、当該充電装置２からの電力供給により充電される。車両１００は、自車両の底部１０１と地面１２０との間の上下方向に車高ｈを有する。車高ｈは、車両１００のメーカー、車種、タイヤ径等の違いや、乗員の人数、積載物の重量等の違いにより必ずしも一定にならない。車両用充電システム１は、図１及び図２に示すように、主に、充電装置２と、車両１００に設けられた受電部１１とを備える。

充電装置２は、例えば車両１００の充電施設に設けられており、充電施設内の停車位置に停止した車両１００に対して充電を行う。この停車位置は、例えば、充電装置２により車両１００に充電することが可能となる位置である。充電装置２は、給電部３１と、装置側昇降部３４と、充電部３５と、制御部３７とを備える。本実施形態の車両用充電システム１は、充電装置２の給電部３１を停車位置の地面１２０から上昇させて車両１００の底部１０１に設けられた受電部１１に電気的に接続し、車両１００に対する充電を行うものである。停車位置の地面１２０下の空間には、図２に示すように、給電部３１、装置側昇降部３４、充電部３５、及び制御部３７が収容されている。

給電部３１は、車両１００側の受電部１１と電気的に接続する接続部である。給電部３１は、不図示のケーブル等を介して充電部３５に電気的に接続されている。本実施形態の給電部３１は、装置側昇降部３４により待機位置（装置側待機位置）から接続位置まで上昇させることで受電部１１に対して電気的に接続される。この装置側待機位置は、例えば、装置側昇降部３４の昇降機構が最も下降した状態で、給電部３１が地面１２０下の空間（給電部収容部１２１）に収容されている位置である。接続位置は、例えば、装置側昇降部３４の昇降機構が最も上昇した状態で、給電部３１と受電部１１とが接続している位置である。本実施形態の接続位置は、図３に示す車高ｈ１や図４に示す車高ｈ２（＜ｈ１）のように、車高ｈがばらついた場合であっても、給電部３１と受電部１１とが接続している位置である。給電部３１は、地面１２０から突出した部分の上下方向の長さｍが、想定される車高ｈ（ｈ１，ｈ２を含む）の車両１００について充電できるように設定される。給電部３１は、本体部３２と、凸状電極３３と、コイルばね４１と、ヒータ導線４３と、導通チェック導線４５と、給電導線４７とを有する。

本体部３２は、例えば、絶縁性を有する材料で内部空間を有する箱状に形成される。本体部３２は、主に、凸状電極３３、コイルばね４１、ヒータ導線４３、導通チェック導線４５、及び給電導線４７を内部空間に収容する。本体部３２は、装置側昇降部３４と共に、地面１２０下に設けられた給電部収容部１２１に収容される。本体部３２は、給電部収容部１２１に収容された状態において、装置側昇降部３４により上下方向に昇降可能に支持される。

凸状電極３３は、本体部３２から受電部１１に向かう突出方向に突出し、接続位置において、受電部１１の電極（後述する電極板１２，１３）と接触するものである。本実施形態の突出方向は、前後方向における前方である。凸状電極３３は、例えば、導電性を有する金属材料で円柱状に形成される。凸状電極３３は、コイルばね４１と共に、本体部３２に設けられた凸状電極収容部４９に収容される。凸状電極３３は、凸状電極収容部４９に収容された状態において、コイルばね４１により前後方向に移動可能に支持される。凸状電極３３は、導通チェック導線４５の端部、及び、給電導線４７の端部に電気的に接続される。

コイルばね４１は、本実施形態における切替機構の一例である。切替機構は、凸状電極３３を本体部３２の側面３２ａから突出方向に向けて突出させる突出状態と、凸状電極３３を突出方向と反対方向に向けて移動して本体部３２に収容する収容状態と、に切り替える。本実施形態の突出方向と反対方向は、前後方向における後方であり、埋没方向である。コイルばね４１は、本体部３２に収容され、凸状電極３３を突出方向に付勢するものである。コイルばね４１は、例えば形状記憶合金（ＳＭＡ：Shape Memory Alloy）等の材料でコイル状に形成されている。コイルばね４１は、突出方向側の端部が、凸状電極３３の埋没方向側の端部に当接して固定されている。また、コイルばね４１は、埋没方向側の端部が、凸状電極収容部４９の底部に当接して固定されている。本実施形態のコイルばね４１は、コイル状に成形されたヒータ導線４３と一体的に形成される。コイルばね４１は、ヒータ導線４３による加熱前状態で、図５に示すように、凸状電極３３全体が凸状電極収容部４９に収容し、かつ、ヒータ導線４３による加熱時状態で、図６に示すように、凸状電極３３が一部を残して凸状電極収容部４９から突出するように形成される。

ヒータ導線４３は、コイルばね４１を加熱する加熱機構である。加熱機構は、本実施形態における切替機構の一例である。すなわち、切替機構は、コイルばね４１とヒータ導線４３とを密着または被膜を介して密接させたものである。ヒータ導線４３は、ニクロム線や鉄クロム線等の電熱線である。ヒータ導線４３は、コイルばね４１の後方側の端部から前方側の端部に向かって配線され、コイルばね４１の前方側の端部を折り返して後方側の端部に向けて配線される。ヒータ導線４３は、充電部３５から電力が供給され、コイルばね４１を加熱する。

導通チェック導線４５は、凸状電極３３と受電部１１の電極との導通を確認するための被覆電線である。導通チェック導線４５は、前方側の端部が凸状電極３３に電気的に接続され、後方側の端部が充電部３５に設けられた導通検査器（不図示）に接続され、コイルばね４１に沿わせることなく配線される。導通検査器は、制御部３７に接続され、制御部３７に対して導通結果を出力する。制御部３７は、入力された導通結果に基づいて、充電を開始するか否かを判定する。

給電導線４７は、充電部３５から凸状電極３３に向けて電力を供給する被覆電線である。給電導線４７は、一方の端部が凸状電極３３に電気的に接続され、他方の端部が充電部３５に電気的に接続されている。

凸状電極収容部４９は、本体部３２に形成された空間部であり、主に、凸状電極３３、コイルばね４１、ヒータ導線４３、導通チェック導線４５、及び給電導線４７を収容する。凸状電極収容部４９は、凸状電極３３を本体部３２の側面３２ａに設けられた開口を介して外部に突出可能に支持する。

装置側昇降部３４は、制御部３７に電気的に接続されており、例えば制御部３７から受信する制御信号に応じて駆動する。装置側昇降部３４は、図１に示すように、車両１００が停車位置に停止した状態で、給電部３１を装置側待機位置から接続位置まで移動させることで給電部３１を受電部１１に対して接続させるものである。この停車位置は、具体的には、車両１００が停車した際に、給電部３１が上下方向において受電部１１と重ならない位置であり、かつ接続位置で給電部３１が前後方向において受電部１１と対向する位置である。装置側昇降部３４は、不図示のアクチュエータやセンサ等を含んで構成される昇降機構を有し、制御部３７からの制御信号に応じて、昇降機構により給電部３１を車両１００の上下方向に昇降させる。装置側昇降部３４は、例えば昇降機構がパンタグラフで構成されている場合、パンタグラフの伸縮方向の一方の端部側に給電部３１が設けられている。

充電部３５は、受電部１１と給電部３１とが接続した接続状態で、車両１００に対して給電部３１及び受電部１１を介して充電を行う。充電部３５は、車両１００に対して、上記接続状態において、給電部３１及び受電部１１を介して充電を行うものである。充電部３５は、商用電源等を含む外部電源（不図示）に電気的に接続されている。充電部３５は、上記接続状態において、制御部３７から受信した制御信号に応じて外部電源からバッテリ１１０への充電を開始したり、充電を終了したりする。

制御部３７は、充電部３５を制御する。制御部３７は、接続位置で給電部３１の凸状電極３３と受電部１１の電極とが接続された状態において、充電部３５に充電を開始させる。制御部３７は、例えば、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の中央演算処理装置、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。制御部３７は、上記接続状態において、充電部３５に制御信号を送信することで当該充電部３５によるバッテリ１１０への充電を開始させる。制御部３７は、例えば充電部３５から受信した通電電流値に基づいてバッテリ１１０の充電状態を判定し、判定した充電状態に応じてバッテリ１１０への充電を終了する。

受電部１１は、充電装置２側の給電部３１と電気的に接続する接続部である。受電部１１は、車両側昇降部１４と共に、受電部収容部１０２に収容される。本実施形態の受電部１１は、不図示の移動機構により幅方向に移動可能に構成される。つまり、受電部１１と給電部３１とは、移動機構により幅方向において相対移動可能に構成される。

車両側昇降部１４は、車両１００内の不図示の制御部に電気的に接続されており、当該制御部から受信する制御信号に応じて駆動する。車両側昇降部１４は、車両１００が停車位置に停止した状態で、受電部１１を車両側待機位置から接続位置まで移動させることで受電部１１を給電部３１に接続させるものである。車両側昇降部１４は、不図示のアクチュエータやセンサ等を含んで構成される昇降機構を有し、制御信号に応じて、昇降機構により受電部１１を上下方向に昇降させる。

受電部収容部１０２は、車両１００の底部１０１に形成された空間部であり、受電部１１、及び車両側昇降部１４を収容する。受電部収容部１０２は、受電部１１を車両１００の底部１０１に設けられた開口を介して外部に突出可能に支持する。

本実施形態の受電部１１は、車両側昇降部１４により待機位置（車両側待機位置）から接続位置まで下降させることで給電部３１に電気的に接続される。この車両側待機位置は、車両側昇降部１４の昇降機構が最も上昇した状態で、受電部１１が底部１０１の受電部収容部１０２に収容されている位置である。接続位置は、例えば、車両側昇降部１４の昇降機構が最も下降した状態で、受電部１１と給電部３１とが接続している位置である。この接続位置は、車高ｈがばらついた場合でも、給電部３１と受電部１１とが接続している位置であり、受電部１１の電極と給電部３１の凸状電極３３とが接触する位置である。

受電部１１は、上下方向に延在し、当該上下方向と直交する方向に間隔をおいて対向して配置された一対の電極板１２，１３を有する。本実施形態の上下方向と直交する方向は、例えば幅方向である。一対の電極板１２，１３は、少なくとも接続位置において受電部１１の凸状電極３３と接触する。すなわち、凸状電極３３は、本体部３２から一対の電極板１２，１３に向かう突出方向に突出し、接続位置において、一対の電極板１２，１３間に挿入され、かつ一対の電極板１２，１３の少なくとも一方と接触する。凸状電極３３は、突出方向に突出した状態で、受電部１１と上下方向において重なる、つまり、車両１００の幅方向から見た場合に、一対の電極板１２，１３と重なる。一対の電極板１２，１３は、幅方向においてギャップ幅ｇの間隔をあけて配置される。本実施形態のギャップ幅ｇは、例えば、凸状電極３３の直径ｄと同じである。一対の電極板１２，１３は、接続位置において少なくとも一方が凸状電極３３の径方向の外周面と接触する。各電極板１２，１３は、車両１００の底部１０１から突出した部分の上下方向における長さｎが、例えば、想定される車高ｈの車両１００について凸状電極３３が接続できるように構成される。各電極板１２，１３は、例えば、導電性を有する金属材料で板状に形成される。

電極板１２，１３は、対向する対向面に案内面１２ａ，１３ａを有する。案内面１２ａ，１３ａは、電極板１２，１３の下方側端面から上方向に対向面に向けて縮径するように形成される。案内面１２ａ，１３ａは、給電部３１と受電部１１とが幅方向に相対移動することで、凸状電極３３を一対の電極板１２，１３間に案内するものである。案内面１２ａ，１３ａは、凸状電極３３の外周面の一部と当接し当該凸状電極３３を一対の電極板１２，１３間に向けて摺動させることで、凸状電極３３を一対の電極板１２，１３間に案内する。

次に、車両用充電システム１における車両１００への充電動作について図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図８（Ａ）、及び図８（Ｂ）を参照して説明する。

まず、車両１００において、コントローラ（不図示）が、自車両が停止状態にあると判定すると、自動的または車両１００のドライバによる操作に応じて、車両側昇降部１４により受電部１１を下降させる（図７（Ａ））。受電部１１は、受電部収容部１０２に収容された状態から車両１００の底部１０１より突出した状態に移行する（図７（Ｂ））。充電装置２では、制御部３７が、車両１００が停止状態にあると判定すると、自動的に装置側昇降部３４により給電部３１を上昇させる（図７（Ａ））。

次に、制御部３７は、装置側昇降部３４により給電部３１の上昇を開始させると、充電部３５によりヒータ導線４３に通電してコイルばね４１を加熱させる。コイルばね４１は、加熱により前後方向に伸長し、凸状電極３３を本体部３２から前方に突出させる。つまり、制御部３７は、ヒータ導線４３によりコイルばね４１を加熱して伸長させ、当該コイルばね４１の伸長により凸状電極を突出方向に突出させる。制御部３７は、装置側昇降部３４を駆動制御することにより給電部３１を装置側待機位置から接続位置まで上昇させる。給電部３１は、給電部収容部１２１に収容された状態から地面１２０より突出した状態に移行する。凸状電極３３は、凸状電極収容部４９に収容された状態から本体部３２の側面３２ａより突出した状態に移行する。

給電部３１は、装置側待機位置から接続位置に向けて上昇し続けると、凸状電極３３が受電部１１との接触を開始する（図８（Ａ））。受電部１１と給電部３１とが前後方向で正対し、かつ受電部１１の一対の電極板１２，１３と給電部３１の凸状電極３３とが上下方向で正対している場合、凸状電極３３は、案内面１２ａ，１３ａに略同時に接触しながら上昇して一対の電極板１２，１３間に挿入される。一方、給電部３１が受電部１１に対して幅方向にずれていた場合、給電部３１が受電部１１に対して幅方向に相対移動し、凸状電極３３は、案内面１２ａまたは案内面１３ａのいずれか一方を摺動しながら一対の電極板１２，１３間に挿入される。凸状電極３３は、給電部３１が接続位置に向けて上昇を続けると、各電極板１２，１３を外側方向に向けて押し広げ、各電極板１２，１３の内側面を摺動しながら上昇する。

制御部３７は、給電部３１が接続位置に到達すると、装置側昇降部３４の駆動を停止して給電部３１の上昇を停止させる（図８（Ｂ））。制御部３７は、給電部３１の上昇を停止させると、充電部３５により導通チェック導線４５に通電して凸状電極３３と電極板１２，１３とが導通しているか否かを判定する。制御部３７は、凸状電極３３と電極板１２，１３とが導通していると判定すると、充電部３５に充電を開始させる。つまり、制御部３７は、接続位置で凸状電極３３と一対の電極板１２，１３とが接続された状態において、充電部３５に充電を開始させる。

制御部３７は、充電が終了すると、装置側昇降部３４により給電部３１の下降を開始させる。つづいて、制御部３７は、充電部３５によりヒータ導線４３への通電を停止してコイルばね４１の加熱を停止する。コイルばね４１は、加熱の停止により萎縮し、凸状電極３３を凸状電極収容部４９に収容する（図７（Ａ））。

以上説明したように、本実施形態の車両用充電システム１は、充電装置２と、車両１００に設けられた受電部１１とを備える。充電装置２は、給電部３１と、車両１００が停車位置に停止した状態で、給電部３１を接続位置に上昇させることで給電部３１を受電部１１に接続させる装置側昇降部３４と、給電部３１及び受電部１１を介して充電を行う充電部３５と、充電部３５を制御する制御部３７とを備える。受電部１１は、上下方向と直交する方向に間隔をおいて対向して配置された一対の電極板１２，１３を有する。給電部３１は、本体部３２と、本体部３２から一対の電極板１２，１３に向かう突出方向に突出し、接続位置において、一対の電極板１２，１３間に挿入され、かつ一対の電極板１２，１３の少なくとも一方と接触する凸状電極３３とを有する。制御部３７は、接続位置で凸状電極３３と一対の電極板１２，１３の少なくとも一方とが接続された状態において、充電部３５に充電を開始させる。

このように、車両用充電システム１は、給電部３１を接続位置に上昇させて受電部１１に接続させることで、給電部３１から突出方向に突出する凸状電極３３を、上下方向と直交する方向に間隔をおいて対向する電極板１２，１３間に挿入し、少なくとも一方の電極板１２，１３に接触させる。これにより、車高ｈ分離れた位置にある受電部１１側の一対の電極板１２，１３と給電部３１側の凸状電極３３との上下方向の接触範囲が広くなり、車高ｈにばらつきがあっても、２つの電極間の接触を確保することができる。

また、車両用充電システム１は、給電部３１が、凸状電極３３を本体部３２の側面から突出方向に向けて突出させる突出状態と、凸状電極３３を突出方向と反対方向に向けて移動して本体部３２に収容する収容状態と、に切り替える切替機構を有する。これにより、給電時以外では、凸状電極３３を本体部３２に収容し、給電時において凸状電極３３を外部に露出させることができるので、凸状電極の汚損、破損を防止することができる。また、本体部３２から突出した凸状電極３３に人が接触する事態を減少させることができる。

また、車両用充電システム１は、切替機構が、本体部３２に収容され、凸状電極３３を突出方向に付勢する形状記憶合金製のコイルばね４１と、コイルばね４１を加熱するヒータ導線４３とを有する。制御部３７は、ヒータ導線４３によりコイルばね４１を加熱し、コイルばね４１の伸長により凸状電極３３を突出方向に突出させる。これにより、簡単な構造で、通電により凸状電極３３を本体部３２から突出させることができる。また、ヒータ導線４３によるコイルばね４１の加熱を停止すると、コイルばね４１が収縮して凸状電極３３が本体部３２に収容されるので、簡単な構造で凸状電極３３を本体部３２に収容することができる。

上記実施形態では、受電部１１は、一対の電極板１２，１３が、凸状電極３３の突出方向と直交する幅方向の長さ（ここでは直径）と同一の間隔をおいて固定されているが、これに限定されるものではない。例えば、各電極板１２，１３が幅方向に移動可能に支持され、電極板１２，１３の間隔が電極板１２，１３間への凸状電極３３の挿入に応じて変更可能に構成されていてもよい。図９は、実施形態の第１変形例に係る受電部の構成例を示す模式図である。本実施形態の第１変形例における受電部１１Ａは、図９に示すように、各電極板１２，１３に対応する複数の付勢部材２１と、複数の付勢部材２１を支持する一対の支持板２４，２５とを有する。各付勢部材２１は、例えば、コイル状のばね等から成り、各支持板２４，２５に支持される。支持板２４は、複数の付勢部材２１を挟んで電極板１２と対向して配置される。支持板２５は、複数の付勢部材２１を挟んで電極板１３と対向して配置される。各付勢部材２１は、対応する電極板１２，１３を、対向する電極板１３，１２に向けて付勢する。より詳細には、複数の付勢部材２１のうち、電極板１２に付勢する付勢部材２１は、支持板２４に支持され、電極板１２を、対向する電極板１３に向けて付勢する。一方、電極板１３に付勢する付勢部材２１は、支持板２５に支持され、電極板１３を、対向する電極板１２に向けて付勢する。受電部１１Ａは、電極板１２，１３間に凸状電極３３が挿入されていない状態で、付勢部材２１により付勢された電極板１２，１３の間隔が凸状電極３３よりも狭くなる。一方、受電部１１Ａは、電極板１２，１３間に凸状電極３３が挿入されている状態で、各付勢部材２１の付勢力により各電極板１２，１３が凸状電極３３に押し当てられる。なお、各電極板１２，１３に対応する付勢部材２１が複数配置されているが、これに限定されるものではなく、各電極板１２，１３に対応する付勢部材２１が１つであってもよい。また、付勢部材２１は、コイル状のばねに限らず、板状のばねであってもよいし、ゴム等であってもよい。

実施形態の第１変形例に係る車両用充電システム１は、受電部１１が、各電極板１２，１３に対応する付勢部材２１を有する。各付勢部材２１は、対応する電極板１２，１３を、対向する電極板１３，１２に向けて付勢する。一対の電極板１２，１３は、電極板１２，１３間に凸状電極３３が挿入されていない状態で、付勢部材２１により付勢された電極板１２，１３の間隔が凸状電極３３よりも狭くなる。これにより、各電極板１２，１３と凸状電極３３との接触が確実なものとなり、例えば、凸状電極３３と一対の電極板１２，１３との電気的な接触不良の発生を防止することができる。

また、上記実施形態の第１変形例では、受電部１１が、一対の電極板１２，１３で構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、受電部１１が、凸状電極３３が接触する部分に配置された薄板状の一対の電極板１２，１３と、一対の電極板１２，１３を収容する筐体とで構成されていてもよい。図１０は、実施形態の第２変形例に係る受電部の構成例を示す模式図である。本実施形態の第２変形例における受電部１１Ｂは、図１０に示すように、薄板状の一対の電極板２２，２３と、複数の付勢部材２１と、絶縁性を有する材料で形成された筐体１８，１９とを含んで構成される。一対の電極板２２，２３は、上下方向に延在し、上下方向と直交する方向に間隔をおいて対向して配置されている。複数の付勢部材２１は、各電極板２２，２３に対応して配置され、対応する電極板２２，２３を、対向する電極板２３，２２に向けて付勢する。筐体１８は、電極板２２と、少なくとも１つの付勢部材２１とを収容する。筐体１９は、電極板２３と、少なくとも１つの付勢部材２１とを収容する。筐体１８，１９は、上下方向に延在し、上下方向と直交する方向に間隔をおいて対向して配置されている。筐体１８，１９は、対向する対向面に案内面１２ａ，１３ａを有する。一対の電極板２２，２３は、電極板２２，２３間に凸状電極３３が挿入されていない状態で、付勢部材２１により付勢された電極板２２，２３の間隔が凸状電極３３よりも狭くなる。これにより、上述した実施形態の第１変形例による効果と同様に、各電極板２２，２３と凸状電極３３との接触が確実なものとなり、凸状電極３３と一対の電極板２２，２３との電気的な接触不良の発生を防止することができる。なお、各電極板２２，２３に対応する付勢部材２１が複数配置されているが、これに限定されるものではなく、各電極板２２，２３に対応する付勢部材２１が１つであってもよい。

上記実施形態及び変形例では、受電部１１，１１Ａ，１１Ｂと給電部３１との幅方向の位置ずれに対して、案内面１２ａ，１３ａにより補正が行われるが、これに限定されるものではない。図１１〜図１３は、実施形態の第３変形例に係る車両用充電システム１の構成例を示す模式図である。実施形態の第３変形例に係る車両用充電システム１は、図１１に示すように、車両１００に設けられたセンサ５１を有する。センサ５１は、例えば、光電センサであり、給電部３１に設けられた反射材５３を検出する。反射材５３は、センサ５１から射出された光を反射させる材料で構成され、給電部３１の上方側端部に設けられている。反射材５３は、凸状電極３３の幅方向の中心を通る位置に設けられている。

センサ５１は、図１２、図１３に示すように、少なくとも幅方向にセンサ検出範囲ｐを有する。センサ５１は、センサ検出範囲ｐ内に反射材５３が存在する場合には、反射材５３を検出する（図１２）。一方、センサ５１は、センサ検出範囲ｐに反射材５３が存在しない場合には、反射材５３を検出しない。センサ５１は、車両１００内の不図示の制御部に対して検出結果を出力する。制御部は、センサ５１により反射材５３が検出されていない場合、例えば、車両１００のドライバに対して、受電部１１，１１Ａ，１１Ｂと給電部３１とが位置ずれしている旨の通知を行う。また、制御部は、充電装置２に対して、位置ずれが生じている旨を無線通信等により送信し、給電部３１を上昇しないように制限する。

実施形態の第３変形例に係る車両用充電システム１は、給電部３１に設けられたセンサ５２を有する。センサ５２は、例えば、光電センサであり、受電部１１を検出する。センサ５２は、受電部１１から反射される光を検出して、受電部１１の有無を検出する。センサ５２は、対向する方向に受電部１１が存在する場合には、受電部１１を検出する。一方、センサ５２は、対向する方向に受電部１１が存在しない場合には、受電部１１を検出しない。センサ５２は、制御部３７に対して検出結果を出力する。制御部３７は、センサ５２により受電部１１が検出されていない場合、例えば、充電装置２から車両１００に対して、受電部１１，１１Ａ，１１Ｂと給電部３１とが位置ずれしている旨を無線通信等により送信する。なお、センサ５２は、給電部３１に設けられているが、受電部１１に設けられていてもよい。また、センサ５２は、光電センサとしているが、これに限定されず、距離を測ることが可能なレーザ式変位センサであってもよいし、接触の有無を判定する接触式変位センサであってもよい。

なお、上記実施形態及び変形例では、給電部３１は、地面１２０から突出した部分の上下方向の長さ（突出高さ）が一定になるように設定されるが、これに限定されるものではない。例えば、凸状電極３３が一対の電極板１２，１３に接触すると、装置側昇降部３４による給電部３１の上昇を停止させる構成であってもよい。また、給電部３１に一対の電極板１２，１３の上限位置を検出するセンサを設け、当該センサの検出結果に応じて給電部３１の上昇が停止する構成であってもよい。

また、上記実施形態及び変形例では、装置側昇降部３４は、昇降機構を有する構成に限定されるものではなく、給電部３１を待機位置から接続位置まで移動させるものであれば、どのような構造、構成であってもよい。

また、上記実施形態及び変形例では、受電部１１が一対の電極板１２，１３を有し、給電部３１が凸状電極３３を有しているが、これらに限定されるものではない。例えば、受電部１１が凸状電極３３を有し、給電部３１が一対の電極板１２，１３を有する構成であってもよい。

また、上記実施形態及び変形例では、凸状電極３３は、本体部３２から突出可能に構成され、かつ本体部３２に収容可能に構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、凸状電極３３が本体部３２から突出した状態で保持、固定されていてもよい。

また、上記実施形態及び変形例では、受電部１１と給電部３１とが接続することで、車両１００内のバッテリ１１０に対する充電を行っているが、これに限定されるものではない。例えば、受電部１１及び給電部３１がそれぞれ同じ構造の別電極を有し、別電極同士を接続することで車両１００と充電装置２との間で通信を行うように構成してもよい。

１ 車両用充電システム
２ 充電装置
１１ 受電部
１２，１３ 電極板
１２ａ，１３ａ 案内面
１４ 車両側昇降部
１８，１９ 筐体
２１ 付勢部材
３１ 給電部
３２ 本体部
３３ 凸状電極
３４ 装置側昇降部
３５ 充電部
３７ 制御部
４１ コイルばね
４３ ヒータ導線
４９ 凸状電極収容部
１００ 車両
１０２ 受電部収容部
１２０ 地面
１２１ 給電部収容部
ｈ，ｈ１，ｈ２ 車高
ｇ ギャップ幅
ｄ 直径

Claims (4)

1. 充電装置と、
   車両に設けられた受電部と、を備え、
   前記充電装置は、
   前記受電部と接続する給電部と、
   前記車両が停止した状態で、前記給電部を待機位置から接続位置まで上昇させることで前記給電部を前記受電部に対して接続させる昇降部と、
   前記受電部と前記給電部とが接続した接続状態で、前記車両に対して前記給電部及び前記受電部を介して充電を行う充電部と、
   前記充電部を制御する制御部と、を備え、
   前記受電部は、
   上下方向と直交する方向に間隔をおいて対向して配置された一対の電極板を有し、
   前記給電部は、
   絶縁性を有する本体部と、
   前記本体部から前記一対の電極板に向かう突出方向に突出し、前記接続位置において、前記一対の電極板間に挿入され、かつ前記一対の電極板の少なくとも一方と接触する凸状電極と、を有し、
   前記制御部は、
   前記接続位置で前記凸状電極と前記一対の電極板の少なくとも一方とが接続された状態において、前記充電部に充電を開始させる、
   ことを特徴とする車両用充電システム。
2. 前記受電部は、さらに、
   各前記電極板に対応する付勢部材を有し、
   各前記付勢部材は、
   対応する前記電極板を、対向する前記電極板に向けて付勢し、
   前記一対の電極板は、
   前記電極板間に前記凸状電極が挿入されていない状態で、前記付勢部材により付勢された前記電極板の間隔が前記凸状電極よりも狭くなる、
   請求項１に記載の車両用充電システム。
3. 前記給電部は、さらに、
   前記凸状電極を前記本体部の側面から前記突出方向に向けて突出させる突出状態と、前記凸状電極を前記突出方向と反対方向に向けて移動して前記本体部に収容する収容状態と、に切り替える切替機構を有する、
   請求項１または２に記載の車両用充電システム。
4. 前記切替機構は、
   前記本体部に収容され、前記凸状電極を前記突出方向に付勢する形状記憶合金製のコイルばねと、
   前記コイルばねを加熱する加熱機構と、
   を有し、
   前記制御部は、
   前記加熱機構により前記コイルばねを加熱し、前記コイルばねの伸長により前記凸状電極を前記突出方向に突出させる、
   請求項３に記載の車両用充電システム。

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