JP4204184B2 - 電気自動車用誘導型充電接続器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車に非接触で充電するための誘導型充電接続器に関する。
【0002】
【従来の技術】
大気汚染を減少させるために、電気自動車が注目されている。この電気自動車は、再充電可能なバッテリーを備えており、このバッテリーの電力は自動車の駆動に用いられる。バッテリーは電力消費に応じて再充電が必要であり、この充電の際に、地上に設置された電源と電気自動車のバッテリーとを接続する充電接続器が用いられる。
【0003】
電気自動車の積載負荷、走行速度、走行距離等の性能向上のためには十分大きい容量のバッテリーを搭載する必要があり、このため、充電接続器は充電速度の高い高電力に対応する必要がある。電気自動車用の充電接続器には、従来からコネクタを介して電気を直接通電する接触型(コンダクティブ型)と、コイル等を介して非接触で通電する誘導型(インダクティブ型)とがあるが、充電速度を高めかつ高い安全性を確保するために誘導型が有望視されている。
【0004】
電気自動車用の誘導型充電接続器として、特開平7−240325号、特開平11−273977号、等が既に開示されている。
特開平7−240325号の「電気自動車用の充電用変成器」は、図9に示すように、1次巻線1を有し、固定電源に接続される1次誘導型充電結合器2と、電気自動車のバッテリーを充電するために自動車中に設置されている変成器2次巻線3a,3bと、1次巻線と2次巻線を通る磁気回路を完成させる磁気コア4a,4b,4cとを具備している誘導型充電受け部と、変成器2次巻線に結合されてこの変成器2次巻線を冷却するために2次巻線に隣接する流体通路を有している冷却手段5a,5bとを具備するものである。
【0005】
また、特開平11−273977号の「電気自動車用電磁誘導型非接触給電装置」は、図10に示すように、交流電力送電用の給電コイル、無線通信用の送電側アンテナを内蔵するフレームを有する送電用パドル6と、電磁誘導により前記給電コイルから受電する受電コイル7、前記送電側アンテナと無線通信する受電側通信手段8と、前記送電用パドルを挿入するパドル挿入孔9aとを有する受電用チャージポート9とを有するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来の誘導型充電接続器は、図11に示す送電用パドル6と、図12に示すように電気自動車側に固定された受電用チャージポート9とからなり、受電用チャージポートに設けられたパドル挿入孔9a(受け口)に送電用パドル6を挿入して電磁誘導接続を行うようになっていた。
【0007】
しかし、かかる従来の電気自動車用誘導型充電接続器には、以下の問題点があった。
(1)電気自動車のバッテリーの充電には、長時間(例えば4〜8時間)を必要とする。また、この充電は夜間に行われることが多い。この間、特に屋外充電の場合、長時間にわたって図12に示すような状態で放置しなければならず、いたずらに対して無防備な状態となる。そのため端子の抜き取り、砂、水の投入などのいたずらを受けるおそれがある。
(2)充電中は受け口の蓋は開かれており、この受け口9aとパドル6との矩形の隙間に長時間の屋外放置中に雨水、埃等が侵入するおそれがある。
(3)受け口9aとパドル6が長方形断面であり、パドル6を受け口9aに対して正しい向きに挿入する必要がある。また、この挿入時の方向性のため、充電器の位置と車両の位置がずれると、充電子とその配線に無理な力が掛かかり、耐久性が低下する。
(4)受け口9aが長方形断面であるため、受電用チャージポート9が矩形断面となり、電気自動車に搭載する場合、無駄なスペースができやすくコンパクトに設計できない。
(5)パドル6の把手部分を、配線の取り出し口と別体に成形する必要があり、製造原価が高くなる。
【0008】
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、(1)屋外に長時間にわたって放置しても、端子の抜き取り、砂、水の投入などのいたずらや、雨水、埃等の侵入のおそれがなく、(2)パドルの受け口への挿入に方向性がなく、充電器の位置と車両の位置がずれても、充電子とその配線に無理な力が掛かからず、(3)電気自動車に搭載する場合、無駄なスペースが少なくコンパクトに設計が可能であり、(4)パドルの把手部分を、配線の取り出し口と一体に成形して製造原価を低減できる電気自動車用誘導型充電接続器を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、車外の充電器に接続され1次巻線(11)を有する充電端子(12)と、該充電端子と同心に嵌合する受け口(21)と2次巻線(22)とを有する充電受け部(20)とからなり、前記充電端子(12)が円筒形に形成され、受け口(21)が前記円筒形と嵌合する中空円筒形に形成されており、前記充電端子(12)の先端部に、最大径が1次巻線(11)とほぼ等しく先端に向けて直径が漸減するコーン状部分(17)を有し、これにより受け口に挿入時に充電端子を同心に案内する、ことを特徴とする電気自動車用誘導型充電接続器が提供される。
【0010】
上記本発明の構成によれば、充電端子(12)が円筒形に形成され、受け口(21)も同心に嵌合する中空円筒形に形成されているので、従来のパドル式と違って挿入時に方向性がなく、充電器の位置と受電車両の位置がずれても、充電端子とその配線に無理な力が掛からず、耐久性を向上させることができる。また、充電端子と受け口の両方に円筒形断面を採用したため、無駄なスペースがなくコンパクトに設計できる。また上記の構成により、挿入時に両者の芯がズレても自動的に同心に案内して挿入することができる。
また、本発明によれば、車外の充電器に接続され1次巻線(11)を有する充電端子(12)と、該充電端子と同心に嵌合する受け口(21)と2次巻線(22)とを有する充電受け部(20)とからなり、前記充電端子(12)が円筒形に形成され、受け口(21)が前記円筒形と嵌合する中空円筒形に形成されており、前記充電端子(12)は、前記受け口(21)と同心のリング溝(16)を有し、前記充電受け部(20)は、受け口(21)に挿入された充電端子(12)の前記リング溝(16)に嵌合可能なラッチ部材(23)を備え、該ラッチ部材は車内から前記嵌合を解除可能に構成されている、ことを特徴とする電気自動車用誘導型充電接続器が提供される。この構成により、受け口(21)に挿入された充電端子(12)のリング溝(16)にラッチ部材(23)が嵌合することにより、ラッチ部材の嵌合を車内から解除しない限り充電端子(12)の抜き取りできず、砂、水の投入などのいたずらを防止できる。
また、本発明によれば、車外の充電器に接続され1次巻線(11)を有する充電端子(12)と、該充電端子と同心に嵌合する受け口(21)と2次巻線(22)とを有する充電受け部(20)とからなり、前記充電端子(12)と受け口(21)のいずれか一方が円筒形に形成され、他方は前記円筒形と嵌合する中空円筒形に形成されており、充電端子(12)及び充電受け部(20)の中心線に沿って埋設された光ファイバ(29)と、連結状態において非接触で情報を交換できる光半導体(30)とを備え、充電の開始、終了、通電量、受電車両側の情報、課金のための情報等を充電機と車両側で交換する、ことを特徴とする電気自動車用誘導型充電接続器が提供される。この構成により、光ファイバー通信装置(光ファイバ29、光半導体30、等)により充電の開始、終了、通電量、受電車両側の情報、課金のための情報等を非接触で充電機と車両側で交換することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
図1は、本発明の誘導型充電接続器の回路構成図である。この図に示すように、本発明の誘導型充電接続器10は、1次巻線11を有する充電端子12と、2次巻線22を有する充電受け部20とからなり、両方で分離可能な変圧器(トランス)を構成している。1次巻線11は車外の充電器31に接続され、外部電源(例えば商用電力100V又は200Vの交流電源)から充電器31を介して1次巻線11に交流電源を付加するようになっている。また、2次巻線22は整流回路32を介して充電するバッテリー33に接続されている。この構成により、1次巻線11と2次巻線22からなるトランスを介して、1次巻線11により発生した交流磁界により、2次巻線22に所定の交流電圧を発生させ、これを整流回路32を介して直流化しバッテリー33を充電することができる。
【0022】
なお、図1において、34は充電制御器、35は車両制御器であり、インターフェース36を介して充電制御器34と車両制御器35の間でデータ通信し、バッテリー33の充電状態に応じて外部の充電器31を制御するようになっている。
【0023】
図2は、本発明の誘導型充電接続器の第1実施形態を連結状態で示す構成図であり、図3は、この接続器を分離状態で示す構成図である。図2及び図3に示すように、充電端子12は、円筒形に形成され、受け口21は充電端子12と嵌合する中空円筒形に形成されている。
また、充電端子12は、磁性体からなる円筒状コア部13を有し、この円筒状コア部13の外周に1次巻線11が円筒状に巻き付けられている。また、この1次巻線11の始端と終端は図1に示したように車外の充電器31に接続されている。
なお、図2、図3とは逆に受け口21を円筒形に形成し、充電端子12を円筒形と嵌合する中空円筒形に形成してもよい。以下、図2、図3の例を詳述する。
【0024】
図2及び図3において、充電端子12は更に、受け口21の外周面21aと当接する鍔部14を有する。またこの鍔部14の外周面21aに当接する当接面14aには可撓性のあるシールラバー15が充電端子12を囲むリング状に取付けられ、その間を水密にシールするようになっている。
【0025】
2次巻線22は、中空の円筒状コイルであり、このコイルは受け口21に挿入された充電端子12をわずかな間隔を隔てて囲むように配置されている。また、2次巻線22の始端と終端は図1に示したように整流回路32を介して充電するバッテリー33に接続されている。
【0026】
また、充電端子12は、受け口21と同心のリング溝16を有する。このリング溝16は、充電端子12の把手部分12aに形成されており、かつ配線の取り出し口と一体成形されている。
【0027】
更に充電端子12の先端部に、最大径が1次巻線11とほぼ等しく先端に向けて直径が漸減するコーン状部分17を有する。これにより受け口に挿入時に両者の芯がズレても自動的に同心に案内して挿入するようになっている。
【0028】
また、充電受け部20は、受け口21に挿入された状態(図2)の充電端子12のリング溝16に嵌合可能なラッチ部材23を備える。このラッチ部材23は、ピン24で揺動可能に支持され、リング溝側がケーブル25を介して車内から外方(図で右側)に引いて嵌合を解除できるようになっている。またこの例では、リング溝と反対側の端部23bがバネ26で外方(図で右側)に付勢され、ラッチ部材23の先端部23cをリング溝に向けて付勢するようになっている。
この構成により、充電端子12を受け口21に挿入する際には、充電端子12の円筒部分で先端部23cを外方に移動させて、所定の位置まで挿入した際に、充電端子12のリング溝16にラッチ部材23の先端部23cを嵌合させて、その抜けを防止することができる。
【0029】
更に、ラッチ部材23のリング溝16に嵌合する先端部23cには、充電端子12と係合して先端部を外方に付勢するようにテーパ面が設けられ、先端部23cのテーパ面と充電端子12との係合により、充電端子12の挿入時にラッチ部材の先端部23cを外方に付勢してリング溝16をスムースに挿入し、かつ挿入後にこのリング溝にラッチ部材の先端部23cをスムースに嵌合させるようになっている。
【0030】
図4は、本発明の誘導型充電接続器の受け口を示す斜視図である。この図に示すように、受け口21の外周面21aはドーナツ状の平板で構成され、シールラバー15と密着して充電端子12との間を水密にシールするようになっている。また、この受け口21には開閉可能な蓋27が設けられ、非充電時にはこの蓋27を閉じて、雨水、埃等の侵入を防ぐようになっている。なお、この蓋にもシールラバー15を設けることが好ましい。
【0031】
図5は、本発明の誘導型充電接続器の使用状態を示す図である。この図において、(A)は車両(電気自動車)と充電器との位置関係を示し、(B)は充電端子12の把持部を示している。
【0032】
上述した本発明の構成によれば、充電端子12が円筒形に形成され、受け口21も充電端子と嵌合する中空円筒形に形成されているので、従来のパドル式と違って挿入時に方向性がなく、充電器の位置と受電車両の位置がずれても、充電端子とその配線に無理な力が掛からず、耐久性を向上させることができる。
また、充電端子と受け口の両方に円筒形断面を採用したため、無駄なスペースがなくコンパクトに設計できる。
【0033】
更に、外部電源(例えば100V又は200Vの交流電源)を用い、充電器31を介して1次巻線11に交流電源を付加し、その中央に位置する円筒状コア部13を通る強力な交流磁界を形成することができる。更に、1次巻線11により発生した図2に破線で示す交流磁界により、2次巻線22に所定の交流電圧を発生させ、これを整流回路32を介して直流化してバッテリー33を充電することができる。
【0034】
また、充電端子12を受け口21に挿入時にシールラバー15が受け口21の外周面に当接してその間からの雨水、埃等の侵入を防ぐことができる。
【0035】
更に、受け口21に挿入された充電端子12のリング溝16にラッチ部材23が嵌合することにより、ラッチ部材の嵌合を車内から解除しない限り充電端子12の抜き取りできず、砂、水の投入などのいたずらを防止できる。
【0036】
図6は、本発明の誘導型充電接続器の第2実施形態の使用状態を示す別の図である。この図において、受電用受け部20が車の後部(または前部)に設けられ、コーン状の受電側ガイドで充電端子12をガイドする。充電器に水平に取り付けられた充電端子12は、バネで水平に伸縮可能に保持され、このバネの中に充電用の配線が収納されている。バネは充電端子12の重量で水平になるように設定されている。充電器の前には車止めが設けられ、車のオーバーランを防止する。
更に、前記充電器に至る路面上に、車両を充電器に向かって正しく誘導できるように描かれた標線(図示せず)を有している。
この構成により、充電器に設けたターゲットを見ながら電気自動車を駐車すると自動的に充電が開始されるようになっている。また、標線に沿って車両を移動させることにより、車両を充電器に向かって正しく誘導できる。
【0037】
図7は、参考例の誘導型充電接続器の受け口を示す構成図である。この実施形態において、充電受け部20の受け口21にはヒンジ27bを中心に開閉する受電子リッド27(蓋)が設けられている。この受電子リッド27はラッチ部材23の先端部23cが嵌合するラッチ孔27aを有する。受電子リッド27が閉じた状態(図は閉止直前を示す)では、このラッチ孔27aにラッチ部材23の先端部23cが嵌合し、室内に設けられた開閉ノブで先端部23cを外方へ引かない限り、受電子リッド27を外部から開放できないようになっている。更に、この例では、受電子リッド27を開く方向に付勢するバネ28を備え、開閉ノブで受電子リッド27を開くとバネで自動的に開き、充電端子12を直ぐに挿入できるようになっている。
【0038】
図8は、本発明の誘導型充電接続器の第3実施形態を連結状態で示す構成図である。この図において、29は光ファイバ、30は光半導体である。すなわち、この例で光ファイバ29は、充電端子12及び充電受け部20の中心線に沿って埋設されており、連結状態において、光半導体30を介して非接触で情報を交換できるようになっている。この構成により、光ファイバー通信装置(光ファイバ29、光半導体30、等)により充電の開始、終了、通電量、受電車両側の情報、課金のための情報等を充電機と車両側で交換するようになっている。
【0039】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更できることは勿論である。
【0040】
【発明の効果】
上述したように、本発明の電気自動車用誘導型充電接続器は、以下の利点を有する。
1.屋外にて夜間の長時間充電を考えても、水、砂の侵入がなく、途中で引き抜くなどのいたずらを受けにくい構造である。
2.充電子が円筒形であるため従来のパドル式と違って挿入時に方向性がない。充電器の位置と受電車両の位置が図5(A)に示すようにずれても、充電子とその配線に無理な力が掛からず、耐久性に優れる。
3.充電子の把手部分を、図5(B)に示すように配線の取り出し口と一体に成形して構造を簡略化でき、原価を安くできる。
4.充電子、受電子共に円筒形断面を採用したため、無駄なスペースがなくコンパクトに設計できる。
【0041】
従って、本発明の電気自動車用誘導型充電接続器は、(1)屋外に長時間にわたって放置しても、端子の抜き取り、砂、水の投入などのいたずらや、雨水、埃等の侵入のおそれがなく、(2)パドルの受け口への挿入に方向性がなく、充電器の位置と車両の位置がずれても、充電子とその配線に無理な力が掛かからず、(3)電気自動車に搭載する場合、無駄なスペースが少なくコンパクトに設計が可能であり、(4)パドルの把手部分を、配線の取り出し口と一体に成形して製造原価を低減できる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の誘導型充電接続器の回路構成図である。
【図2】 本発明の誘導型充電接続器の第1実施形態を連結状態で示す構成図である。
【図3】 本発明の誘導型充電接続器の第1実施形態を分離状態で示す構成図である。
【図4】 本発明の誘導型充電接続器の受け口を示す斜視図である。
【図5】 本発明の誘導型充電接続器の使用状態を示す図である。
【図6】 本発明の誘導型充電接続器の第2実施形態の使用状態を示す別の図である。
【図7】 参考例の誘導型充電接続器の受け口を示す構成図である。
【図8】 本発明の誘導型充電接続器の第3実施形態を連結状態で示す構成図である。
【図9】 従来の誘導型充電接続器の構成図である。
【図10】 従来の誘導型充電接続器の別の構成図である。
【図11】 従来の誘導型充電接続器の送電用パドルの模式図である。
【図12】 従来の誘導型充電接続器の使用状態を示す図である。
【符号の説明】
1 1次巻線、2 1次誘導型充電結合器、3a,3b 変成器2次巻線、4a,4b,4c 磁気コア、5a,5b 冷却手段、6 送電用パドル、7受電コイル、8 受電側通信手段、9 受電用チャージポート、9aパドル挿入孔、10 誘導型充電接続器、11 1次巻線、12 充電端子、13 円筒状コア部、14鍔部、14a 当接面、15 シールラバー、16リング溝、17 コーン状部分、20 充電受け部、21受け口、21a 外周面、22 2次巻線、23ラッチ部材、24 ピン、25 ケーブル、26バネ、27 蓋(受電子リッド)、27a ラッチ孔、28 バネ、29 光ファイバ、30光半導体、31 充電器、32 整流回路、33バッテリー、34 充電制御器、35 車両制御器、36インターフェース
Claims (3)
- 車外の充電器に接続され1次巻線(11)を有する充電端子(12)と、該充電端子と同心に嵌合する受け口(21)と2次巻線(22)とを有する充電受け部(20)とからなり、前記充電端子(12)が円筒形に形成され、受け口(21)が前記円筒形と嵌合する中空円筒形に形成されており、
前記充電端子(12)の先端部に、最大径が1次巻線(11)とほぼ等しく先端に向けて直径が漸減するコーン状部分(17)を有し、これにより受け口に挿入時に充電端子を同心に案内する、ことを特徴とする電気自動車用誘導型充電接続器。 - 車外の充電器に接続され1次巻線(11)を有する充電端子(12)と、該充電端子と同心に嵌合する受け口(21)と2次巻線(22)とを有する充電受け部(20)とからなり、前記充電端子(12)が円筒形に形成され、受け口(21)が前記円筒形と嵌合する中空円筒形に形成されており、
前記充電端子(12)は、前記受け口(21)と同心のリング溝(16)を有し、前記充電受け部(20)は、受け口(21)に挿入された充電端子(12)の前記リング溝(16)に嵌合可能なラッチ部材(23)を備え、該ラッチ部材は車内からのみ前記嵌合を解除可能に構成されている、ことを特徴とする電気自動車用誘導型充電接続器。 - 車外の充電器に接続され1次巻線(11)を有する充電端子(12)と、該充電端子と同心に嵌合する受け口(21)と2次巻線(22)とを有する充電受け部(20)とからなり、前記充電端子(12)と受け口(21)のいずれか一方が円筒形に形成され、他方は前記円筒形と嵌合する中空円筒形に形成されており、
充電端子(12)及び充電受け部(20)の中心線に沿って埋設された光ファイバ(29)と、連結状態において非接触で情報を交換できる光半導体(30)とを備え、充電の開始、終了、通電量、受電車両側の情報、課金のための情報等を充電機と車両側で交換する、ことを特徴とする電気自動車用誘導型充電接続器。
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