JP2022108100A - 給電装置 - Google Patents

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Kaoru Nakajima
祐美 ▲高▼橋
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Abstract

【課題】コネクタの嵌合状態または非嵌合状態を適切に報知できる給電装置を提供する。【解決手段】給電装置10は、給電対象機器30に設けられた受電コネクタ32と嵌合可能な給電コネクタ28を備え、使用者によって把持される把持部16と、把持部16を介して給電対象機器30に電力を供給する電源部と、把持部16を振動させる振動部26と、給電コネクタ28と受電コネクタ32との嵌合が完了した嵌合状態、または給電コネクタ28と受電コネクタ32とが嵌合されていない非嵌合状態のうち何れかである嵌合有無状態を検出する嵌合有無状態検出部58と、検出された嵌合有無状態が非嵌合状態である場合に振動部26を振動させ、検出された嵌合有無状態が嵌合状態になった後、振動部26を停止させる振動制御部56と、を備える。【選択図】図2

Description

本発明は、給電装置に関する。
例えば電気自動車等を充電する場合には、給電側および受電側のコネクタを嵌合接続する。その際、一見すると両コネクタが嵌合しているように見えても実際は完全嵌合していない場合には、電気自動車等が充電されていないにもかかわらず、使用者がそれに気づかないという問題が生じる。そこで、下記特許文献1には、使用者が把持するコネクタにLEDを設け、LEDの点灯状態によって完全嵌合しているか否かを表示する技術が記載されている。
特開平7-263086号公報
しかし、上述した技術では、明るい場所ではLEDの点灯/消灯状態が解りにくく、使用者の視力等によっては、LEDの点灯/消灯状態がなお解りにくくなるという問題が生じる。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、コネクタの嵌合状態または非嵌合状態を適切に報知できる給電装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため本発明の給電装置は、給電対象機器に設けられた受電コネクタと嵌合可能な給電コネクタを備え、使用者によって把持される把持部と、前記把持部を介して前記給電対象機器に電力を供給する電源部と、前記把持部を振動させる振動部と、前記給電コネクタと前記受電コネクタとの嵌合が完了した嵌合状態、または前記給電コネクタと前記受電コネクタとが嵌合されていない非嵌合状態のうち何れかである嵌合有無状態を検出する嵌合有無状態検出部と、検出された前記嵌合有無状態が前記非嵌合状態である場合に前記振動部を振動させ、検出された前記嵌合有無状態が前記嵌合状態になった後、前記振動部を停止させる振動制御部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、コネクタの嵌合状態または非嵌合状態を適切に報知できる。
好適な第1実施形態による給電装置の模式図である。 充電ガンの模式図である。 ロック解除レバーの操作方法を示す図である。 振動制御ルーチンのフローチャートである。 振動モータによる振動パターンの一例を示す図である。
[第1実施形態]
〈第1実施形態の構成〉
図1は、好適な第1実施形態による給電装置10の模式図である。
給電装置10は、車両30(給電対象機器)に対して給電する装置であり、略直方体状の筐体12と、電源部13と、ケーブル14と、充電ガン16(把持部)と、ホルダ18と、を備えている。電源部13は車両30に供給する電力を発生するものであり、筐体12に収納されている。また、筐体12には、ケーブル14の一端が接続され、ケーブル14の他端には充電ガン16が接続されている。ホルダ18は、充電ガン16が未使用の際に充電ガン16を保持するものである。
また、車両30は、例えば電気自動車またはハイブリッド車であり、車体31と、車体31に装着された受電コネクタ32と、受電コネクタ32の近傍に設けられた表示器34と、受電コネクタ32および表示器34を覆う蓋部材36と、蓄電池38と、を備えている。なお、図示の状態において、蓋部材36は開状態であり、受電コネクタ32および表示器34を露出させている。
使用者70は、車両30に対して給電する場合は、充電ガン16をホルダ18から取り外し、充電ガン16を車両30の受電コネクタ32に嵌合させる。そして、給電装置10および車両30は、充電ガン16および受電コネクタ32を介して、双方向に各種情報信号を伝送することが可能になっている。表示器34は、車両30における受電準備中の状態または受電が開始されるまでの段階で例えば白色に点灯し、給電装置10によって蓄電池38が充電されている状態で例えば青色に点灯する。
従って、仮に表示器34が白色に点灯していたとしても、それのみでは、受電コネクタ32と充電ガン16とが嵌合しているか否かは不明である。一方、表示器34が青色に点灯していれば、受電コネクタ32と充電ガン16とは確実に嵌合していることが解る。但し、表示器34が青色に点灯するまでには若干の時間を要する場合があり、それ以前は、使用者70は、表示器34のみでは嵌合の有無を確認できない。
また、車両30は、スマートキー(携帯電子キー)に対応している。スマートキー46は、例えば使用者70のポケットやバッグ等に収納されているが、スマートキー46が車両30に近接すると、車両30のドア(符号なし)のロックが解除されるようになっている。そのため、車両30は、スマートキー46と通信するための複数のアンテナを備えている。特に、車両30は、前部に設けられたフロントアンテナ40と、後部に設けられたリアアンテナ42と、を備えている。
図2は、充電ガン16の模式図である。
充電ガン16は、制御部20と、嵌合検知センサ22と、ロック解除レバー24と、振動モータ26(振動部)と、給電コネクタ28と、を備えている。
使用者70(図1参照)は、車両30の蓄電池38(図1参照)を充電させる場合には、受電コネクタ32の端面32aと、充電ガン16の開口部16aとを対向させ、充電ガン16を受電コネクタ32に押し込む。この操作により、給電コネクタ28と受電コネクタ32とは嵌合し、給電装置10は出力した電流を車両30に供給することができる。嵌合検知センサ22は、給電コネクタ28と受電コネクタ32とが嵌合しているか否かを検出する。
コネクタの嵌合状態を検出する方法としては、既に種々の技術が知られているため、嵌合検知センサ22には、これら公知の技術を採用するとよい。振動モータ26は、制御部20の制御に基づいて回転し、回転することによって充電ガン16を振動させる。ロック解除レバー24は、使用者70によって操作され、その操作状態は制御部20にも供給される。
図3は、ロック解除レバー24の操作方法を示す図である。
図3に示すOFF状態とは、ロック解除レバー24が充電ガン16に押し込まれていない状態である。OFF状態においては、給電コネクタ28と受電コネクタ32(図2参照)との状態(嵌合状態または非嵌合状態)を変更することができない。また、ON状態とは、使用者70がロック解除レバー24を充電ガン16に押し込んだ状態である。使用者70は、ON状態において、給電コネクタ28と受電コネクタ32との状態(嵌合状態または非嵌合状態)を変更することができる。
図2に戻り、制御部20は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等、一般的なコンピュータとしてのハードウエアを備えており、ROMには、CPUによって実行される制御プログラムや、各種データ等が格納されている。図2において、制御部20の内部は、制御プログラム等によって実現される機能を、ブロックとして示している。
すなわち、制御部20は、給電準備状態検出部52と、レバー状態検出部54(充電意思事象検出部)と、振動制御部56と、嵌合有無状態検出部58と、受電準備状態検出部60と、充電制御部62と、を備えている。ここで、給電準備状態検出部52は、給電装置10において給電準備が整ったか否かを検出する。レバー状態検出部54は、ロック解除レバー24の操作状態(図3参照)を検出する。
振動制御部56は、振動モータ26を回転駆動することにより、充電ガン16を振動させる。嵌合有無状態検出部58は、嵌合検知センサ22の検出信号に基づいて、給電コネクタ28と受電コネクタ32とが嵌合しているか否かを検出する。受電準備状態検出部60は、車両30から受電コネクタ32を介して出力される情報信号に基づいて、車両30において受電準備が整ったか否かを検出する。充電制御部62は、給電装置10から車両30に対して電力を供給する制御を実行する。なお、図2において、破線で示す位置A1,A2,A3については後述する。
〈第1実施形態の動作〉
図4は、制御部20において実行される振動制御ルーチンのフローチャートである。
給電装置10においてホルダ18から充電ガン16が取り外されると、本ルーチンが起動される。図4において処理がステップS2に進むと、制御部20の給電準備状態検出部52は、給電装置10の給電準備が整っているか否か、あるいは給電装置10が故障していないか等、給電装置10の状態を検出する。次に、処理がステップS4に進むと、給電準備状態検出部52は、給電装置10の給電準備が整っているか否かを判定する。
例えば、給電装置10が、所定の変動範囲内の出力電圧で、所定の定格電流を出力できる状態になれば、給電準備が整っていると考えることができる。ここで「No」と判定されると、処理はステップS2に戻り、給電準備が整うまで、ステップS2,S4のループが繰り返される。従って、給電準備状態検出部52は、給電の準備が整った旨を検出するまで、振動モータ26による振動(後述するステップS10)を禁止する機能を有する。
一方、ステップS4において「Yes」と判定されると処理はステップS6に進み、レバー状態検出部54は、ロック解除レバー24の状態を検出する。次に、処理がステップS8に進むと、レバー状態検出部54は、ロック解除レバー24がON状態(図3参照)であるか否かを判定する。ここで「No」と判定されると、処理はステップS6に戻り、ロック解除レバー24がON状態になるまで、ステップS6,S8のループが繰り返される。
一方、ステップS8において「Yes」と判定されると処理はステップS10に進み、振動制御部56は、振動モータ26を回転駆動することによって充電ガン16の振動制御を開始する。ところで、受電コネクタ32と給電コネクタ28(図2参照)とが非嵌合状態であるときに使用者がロック解除レバー24をON状態にする場合とは、使用者に両コネクタを嵌合させる意思がある場合であると考えられる。また、ロック解除レバー24がON状態になったという事象は、両コネクタを嵌合させる使用者70の充電意思が現れた充電意思事象であると考えることができる。従って、レバー状態検出部54は、充電意思事象を検出する機能を備えている。なお、振動制御の内容は、図5を参照して後述する。
次に、処理がステップS12に進むと、嵌合有無状態検出部58は、嵌合検知センサ22が出力する嵌合有無検出信号に基づいて、受電コネクタ32と給電コネクタ28との嵌合の有無を検出する。次に、処理がステップS14に進むと、嵌合有無状態検出部58は、嵌合有無検出信号に基づいて、給電コネクタ28と受電コネクタ32との嵌合が完了しているか否かを判定する。ここで「No」と判定されると、処理はステップS12に戻り、給電コネクタ28と受電コネクタ32との嵌合が完了するまで、ステップS12,S14のループが繰り返される。
一方、ステップS14において「Yes」と判定されると処理はステップS16に進み、振動制御部56は、充電ガン16の振動制御を終了させる。次に、処理がステップS18に進むと、受電準備状態検出部60は、車両30が受電コネクタ32を介して出力する車両状態信号に基づいて、車両30の受電準備状態を検出する。次に、処理がステップS20に進むと、受電準備状態検出部60は、車両30の受電準備が完了しているか否かを判定する。ここで「No」と判定されると、処理はステップS18に戻り、車両30の受電準備が完了するまで、ステップS18,S20のループが繰り返される。
一方、ステップS20において「Yes」と判定されると処理はステップS22に進み、充電制御部62は、充電制御を開始する。すなわち、給電装置10から車両30への電力供給を開始する。以上により、本ルーチンの処理が終了する。
図5は、振動モータ26による振動パターンの一例を示す図である。
図5の横軸は時刻であり、縦軸は振動モータ26による振動強度である。時刻t0は、振動制御部56(図2参照)が振動制御を開始したタイミングであり、図4においてステップS10が実行されたタイミングである。振動制御部56は、時刻t0から振動時間Taだけ、強い振動強度L2で振動モータ26を駆動し、充電ガン16を振動させる。次に、振動制御部56は、時刻t2に至るまで、休止時間Tbだけ振動モータ26を停止させる。次に、振動制御部56は、時刻t2から振動時間Tcだけ、強い振動強度L2で振動モータ26を再び駆動し、充電ガン16を振動させる。
なお、図示の例では、振動時間Ta,Tcおよび休止時間Tbは等しい時間になっているが、これらは各々異なる時間にしてもよい。次に、振動制御部56は、時刻t4に至るまで、休止時間Tdだけ振動モータ26を停止させる。ここで、休止時間Tdは、「Ta+Tb+Tc」よりも長くなっている。このように、最初の時刻t0以降に、「ブッ、ブッ」と強く振動することにより、制御部20は、ロック解除レバー24の操作を認識したこと、換言すれば、使用者70の充電意思を認識したことを、使用者70に報知している。
次に、時刻t4~t8において、振動制御部56は、再び振動時間Taの振動と、休止時間Tbの振動停止と、振動時間Tcの振動と、休止時間Tdの振動停止と、を繰り返す。但し、時刻t4以降において、これら時間Ta~Tdの図示は省略する。また、振動制御部56は、時刻t4~t8において、振動時間Ta,Tcにおける振動強度Lを、L2よりも低いL1に設定する。
そして、時刻t8以降において、振動制御部56は、時刻t4~t8と同一の振動パターンを繰り返す。この繰り返される振動パターンをPT1(第1の振動パターン)と呼ぶ。このように、時刻t4以降は比較的長い休止時間Tdを隔てて、充電ガン16が「ブッ、ブッ」と弱く振動する。これにより、制御部20は、使用者70の充電意思を継続して認識していることを、使用者70に報知している。
また、時刻t0以降、給電コネクタ28および受電コネクタ32が嵌合しないまま、所定期間Teが経過すると(図5の例では、時刻t20において)、振動制御部56は、その後、振動強度L2で、振動モータ26を連続的に回転駆動する。ここで、所定期間Teは、例えば10秒~60秒程度の期間にするとよい。このように、所定期間Teが経過した後、充電ガン16を連続的に振動させることにより、使用者70に対して、給電コネクタ28および受電コネクタ32の嵌合を促すことができる。この連続的な振動パターンをPT2(第2の振動パターン)と呼ぶ。
ところで、先に図4のステップS16について説明したように、嵌合有無状態検出部58が給電コネクタ28と受電コネクタ32との嵌合を検出すると、振動制御部56は、充電ガン16の振動制御を終了させる。その際、振動制御部56は、振動制御を単に終了させるのみならず、その前に「嵌合が完了した」旨を使用者70に報知するための振動制御を行うことが好ましい。図5に示す例においては、時刻t30以降における振動パターンPT3(第3の振動パターン)がこれに該当する。すなわち、時刻t30が、上述のステップS16の実行タイミングになる。
時刻t30において、振動制御部56は、振動時間Tgだけ振動モータ26を回転駆動する処理を、休止時間Tfを隔てて、3回実行する。その際、振動制御部56は、振動時間Tgにおける振動強度LをL2に設定する。時刻t30以降における振動パターンPT3は、それ以前の振動パターンPT1,PT2とは異なるため、制御部20は、これによって「嵌合が完了した」旨を使用者70に報知することができる。
[実施形態の効果]
以上のように好適な実施形態によれば、給電装置10は、給電コネクタ28と受電コネクタ32との嵌合が完了した嵌合状態、または給電コネクタ28と受電コネクタ32とが嵌合されていない非嵌合状態のうち何れかである嵌合有無状態を検出する嵌合有無状態検出部58と、検出された嵌合有無状態が非嵌合状態である場合に振動部(26)を振動させ、検出された嵌合有無状態が嵌合状態になった後、振動部(26)を停止させる振動制御部56と、を備える。これにより、給電装置10は、使用者70に対して、給電コネクタ28および受電コネクタ32の嵌合状態または非嵌合状態を適切に報知することができる。さらに、把持部(16)を振動させることにより、給電コネクタ28も振動させることができるため、給電コネクタ28と受電コネクタ32の接触時間が低減するため、給電コネクタ28の挿入が容易になる。
また、給電装置10は、給電コネクタ28と受電コネクタ32とを嵌合させる使用者70の充電意思が現れた充電意思事象を検出する充電意思事象検出部(54)をさらに備え、振動制御部56は、充電意思事象検出部(54)が充電意思事象を検出し、かつ、嵌合有無状態検出部58が非嵌合状態を検出した場合に振動部(26)を振動させると一層好ましい。例えば、単に把持部(16)を移動させる場合等、使用者70に充電意思が無い場合に把持部(16)が振動すると、使用者70が違和感を覚えることがある。これに対して、充電意思事象を検出した場合に振動部(26)を振動させると、使用者70が違和感を覚えるような状況を抑制することができる。
また、振動制御部56は、振動部(26)の振動を開始した後、所定期間Teが経過するまで、嵌合有無状態検出部58が非嵌合状態を検出し続けた場合に、第1の振動パターン(PT1)で振動部(26)を振動させる機能と、振動部(26)の振動開始時から所定期間Teが経過し、かつ、嵌合有無状態検出部58が非嵌合状態を検出し続けた場合に、第1の振動パターン(PT1)とは異なる第2の振動パターン(PT2)で振動部(26)を振動させる機能と、を備えると、一層好ましい。このように、所定期間Teが経過した後に第2の振動パターン(PT2)で振動部(26)を振動させることにより、嵌合が完了していないことを使用者70に明確に報知することが可能となり、嵌合忘れを防止できる。
また、振動制御部56は、嵌合有無状態検出部58が非嵌合状態を検出した後に嵌合状態を検出すると、第1および第2の振動パターン(PT1,PT2)の何れとも異なる第3の振動パターン(PT3)で振動部(26)を振動させ、その後に振動部(26)を停止させる機能をさらに備えると一層好ましい。これにより、嵌合状態を検出した旨を、使用者70に一層明確に報知することができる。
また、給電装置10は、給電対象機器(30)に対する給電の準備が整ったか否かを検出する給電準備状態検出部52をさらに備え、給電準備状態検出部52は、給電の準備が整った旨を検出するまで、振動部(26)の振動を禁止すると一層好ましい。これにより、充電意思事象が生じた場合であっても、給電の準備が整うまで振動部(26)の振動を禁止することができ、使用者70に対して、給電の準備が未だ整っていない旨を体感で伝えることができる。
[変形例]
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記実施形態の構成に他の構成を追加してもよく、構成の一部について他の構成に置換をすることも可能である。また、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
(1)振動モータ26による振動パターンは、図5に示したものに限定されるわけではなく、様々な状況に応じて任意の振動パターンを採用することができる。例えば、時刻t20以前に採用される振動パターンとして、振動強度Lを鋸歯状に変化させる振動パターンを採用してもよい。すなわち、振動強度Lが徐々に大きくなるようにしてもよい。
(2)上記実施形態においては、「使用者の充電意思が現れた充電意思事象」の一例として、「給電コネクタ28および受電コネクタ32が非嵌合状態である場合にレバー状態検出部54がON状態にされたこと」を適用した例を説明した。しかし、「充電意思事象」は、上述のものに限られず、種々の事象が考えられる。例えば、受電コネクタ32の近傍位置(例えば図1における位置A1)に近接センサを設け、この近接センサに充電ガン16が所定距離内に近接したことを「充電意思事象」としてもよい。この場合、給電コネクタ28と受電コネクタ32とは未だ嵌合していないため、「充電意思事象が生じた」旨の情報は、無線通信等によって車両30から給電装置10に伝送するとよい。
(3)また、受電コネクタ32の近傍位置(例えば図1における位置A1)に、スマートキー46用のアンテナを設け、スマートキー46が位置A1のアンテナに所定距離内に近接したことを「充電意思事象」としてもよい。
(4)また、車両30に元々備わっているスマートキー46用のアンテナのうち、受電コネクタ32に最も近接するアンテナ(図1の例ではリアアンテナ42)がスマートキー46を検出したことを「充電意思事象」としてもよい。
(5)また、車両30において、蓋部材36が開操作されたことを「充電意思事象」としてもよい。
(6)また、充電ガン16の開口部16a付近(例えば図1における位置A2)に、受電コネクタ32を検出する近接センサを設け、この近接センサが受電コネクタ32を検出したことを「充電意思事象」としてもよい。
(7)また、位置A2に、マイクロスイッチ、ホトインタラプタ等を設けてもよい。これにより、受電コネクタ32の端面32aが充電ガン16の開口部16aに若干挿入された場合にその旨を検出し、当該事象を「充電意思事象」としてもよい。
(8)また、充電ガン16の適当な箇所(例えば図1における位置A3)に、スマートキー46を検出するアンテナを設け、当該アンテナがスマートキー46を検出したことを「充電意思事象」としてもよい。
(9)上記実施形態における制御部20のハードウエアは一般的なコンピュータによって実現できるため、図4に示したフローチャート、その他上述した各種処理を実行するプログラム等を記憶媒体に格納し、または伝送路を介して頒布してもよい。
(10)また、図4に示した処理、その他上述した各処理は、上記実施形態ではプログラムを用いたソフトウエア的な処理として説明したが、その一部または全部をASIC(Application Specific Integrated Circuit;特定用途向けIC)、あるいはFPGA(Field Programmable Gate Array)等を用いたハードウエア的な処理に置き換えてもよい。
(11)上記実施形態において実行される各種処理は、図示せぬネットワーク経由でサーバコンピュータが実行してもよく、上記実施形態において記憶される各種データも該サーバコンピュータに記憶させるようにしてもよい。
(12)本発明における「給電対象機器」は、車両30に限られるものではなく、蓄電池38を電源として駆動される玩具、冷蔵庫、扇風機、船舶、飛翔体等、種々の電気機器であってもよい。
10 給電装置
13 電源部
16 充電ガン(把持部)
26 振動モータ(振動部)
28 給電コネクタ
30 車両(給電対象機器)
32 受電コネクタ
52 給電準備状態検出部
54 レバー状態検出部(充電意思事象検出部)
56 振動制御部
58 嵌合有無状態検出部
70 使用者
Te 所定期間
PT1 振動パターン(第1の振動パターン)
PT2 振動パターン(第2の振動パターン)
PT3 振動パターン(第3の振動パターン)

Claims (5)

  1. 給電対象機器に設けられた受電コネクタと嵌合可能な給電コネクタを備え、使用者によって把持される把持部と、
    前記把持部を介して前記給電対象機器に電力を供給する電源部と、
    前記把持部を振動させる振動部と、
    前記給電コネクタと前記受電コネクタとの嵌合が完了した嵌合状態、または前記給電コネクタと前記受電コネクタとが嵌合されていない非嵌合状態のうち何れかである嵌合有無状態を検出する嵌合有無状態検出部と、
    検出された前記嵌合有無状態が前記非嵌合状態である場合に前記振動部を振動させ、検出された前記嵌合有無状態が前記嵌合状態になった後、前記振動部を停止させる振動制御部と、を備える
    ことを特徴とする給電装置。
  2. 前記給電コネクタと前記受電コネクタとを嵌合させる使用者の充電意思が現れた充電意思事象を検出する充電意思事象検出部をさらに備え、
    前記振動制御部は、前記充電意思事象検出部が前記充電意思事象を検出し、かつ、前記嵌合有無状態検出部が前記非嵌合状態を検出した場合に前記振動部を振動させる
    ことを特徴とする請求項1に記載の給電装置。
  3. 前記振動制御部は、
    前記振動部の振動を開始した後、所定期間が経過するまで、前記嵌合有無状態検出部が前記非嵌合状態を検出し続けた場合に、第1の振動パターンで前記振動部を振動させる機能と、
    前記振動部の振動開始時から前記所定期間が経過し、かつ、前記嵌合有無状態検出部が前記非嵌合状態を検出し続けた場合に、前記第1の振動パターンとは異なる第2の振動パターンで前記振動部を振動させる機能と、を備える
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の給電装置。
  4. 前記振動制御部は、前記嵌合有無状態検出部が前記非嵌合状態を検出した後に前記嵌合状態を検出すると、前記第1および第2の振動パターンの何れとも異なる第3の振動パターンで前記振動部を振動させ、その後に前記振動部を停止させる機能をさらに備える
    ことを特徴とする請求項3に記載の給電装置。
  5. 前記給電対象機器に対する給電の準備が整ったか否かを検出する給電準備状態検出部をさらに備え、
    前記給電準備状態検出部は、給電の準備が整った旨を検出するまで、前記振動部の振動を禁止する
    ことを特徴とする請求項1~4の何れか一項に記載の給電装置。
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