JP6560369B2 - 接触充電システム、給電装置、受電装置及び接触充電方法 - Google Patents
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Description
図1A、図1B、図1Cを用いて接触充電システム10の構成を説明する。接触充電システム10は、受電装置としての電動車両12と、電動車両12の外部に設置される給電装置30とからなる。
図2〜図4を用いて第1実施形態に係る接触充電システム10で使用される給電装置30と受電ヘッド28の説明をする。第1実施形態は、高圧バッテリ102を充電する際に、給電端子36と受電端子84とが互いに押圧された状態で給電側モータ38を回転させることにより、給電端子36から受電端子84に動力を伝達して、給電端子36と受電端子84を共に回転させるものである。
図2、図4を用いて給電装置30の構成を説明する。第1実施形態に係る給電装置30は、第1回転軸(第1上部回転軸52、第1下部回転軸56)を中心にして回転可能である一対の端子、すなわち正極給電端子32及び負極給電端子34を備える給電端子36と、正極給電端子32及び負極給電端子34を、第1回転軸を中心にして回転させる給電側モータ38と、を含む。詳細には次のように構成される。
図3、図4を用いて受電ヘッド28及び電動車両12の構成を説明する。第1実施形態に係る受電ヘッド28は、第2回転軸(第2上部回転軸88、第2下部回転軸90)を中心にして回転可能である正極受電端子80及び負極受電端子82を備える受電端子84を含む。詳細には次のように構成される。
図4、図5を用いて第1実施形態に係る接触充電システム10の動作を説明する。電動車両12は給電装置30の近辺の充電位置に停車し、アーム24(図1A等参照)を側方に延ばす。すると、アーム24先端の受電ヘッド28が、給電装置30の凹部74(図2参照)に挿入される。
図6〜図8を用いて第2実施形態に係る接触充電システム10a(図1A等参照)で使用される給電装置30aと受電ヘッド28aの説明をする。第2実施形態は、高圧バッテリ102を充電する際に、給電端子36と受電端子84とが互いに押圧された状態で受電側モータ110を回転させることにより、受電端子84から給電端子36に動力を伝達して、給電端子36と受電端子84を共に回転させるものである。
図6、図8を用いて給電装置30aの構成を説明する。第2実施形態に係る給電装置30aは、第1回転軸(第1上部回転軸52、第1下部回転軸56)を中心にして回転可能である一対の端子、すなわち正極給電端子32及び負極給電端子34を備える給電端子36を含む。
図7、図8を用いて受電ヘッド28a及び電動車両12aの構成を説明する。第2実施形態に係る受電ヘッド28aは、第2回転軸(第2上部回転軸88、第2下部回転軸90)を中心にして回転可能である正極受電端子80及び負極受電端子82を備える受電端子84と、正極受電端子80及び負極受電端子82を、第2回転軸を中心にして回転させる受電側モータ110と、を含む。
第2実施形態に係る接触充電システム10aの処理フローは、第1実施形態に係る接触充電システム10の処理フロー(図5)と同じである。そこで、図5、図8を用いて第2実施形態に係る接触充電システム10の動作を説明する。電動車両12aは給電装置30aの近辺の充電位置に停車し、アーム24(図1A等参照)を側方に延ばす。すると、アーム24先端の受電ヘッド28aが、給電装置30aの凹部74(図6参照)に挿入される。
第3実施形態は、給電装置30bと電動車両12bとを無線通信で接続し、電動車両12b側から給電装置30b側に、電圧印加の指令信号及び電圧印加停止の指令信号を送信するものである。
[4.1.給電装置30bの構成]
図9を用いて電動車両12bの構成を説明する。電動車両12bの構成は、図8で示す第2実施形態に係る電動車両12aの構成と、多くの点で一致する。このため、図9で示す電動車両12bにおいて、電動車両12aと共通する構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。図9で示す電動車両12bは、図8で示す電動車両12aと比較して、バッテリECU121と受電側通信部122を使用する点で相違する。バッテリECU121は、高圧バッテリ102のSOC(State Of Charge)を監視する。受電側通信部122は、給電側通信部120に対して指令信号を送信する。
図9、図10を用いて第3実施形態に係る接触充電システム10bの動作を説明する。電動車両12bは給電装置30bの近辺の充電位置に停車し、アーム24(図1A等参照)を側方に延ばす。すると、アーム24先端の受電ヘッド28が、給電装置30bの凹部74に挿入される。
図11で示す第4実施形態の給電装置30cは、図6で示す給電装置30aに、押圧機構(第1壁部材124、第2壁部材126、スプリング128、130)を設けたものである。この押圧機構は、給電端子36と受電端子84とが接触した状態で、給電端子36と受電端子84との間に押圧力を発生させる。
図12で示すような接触充電システム140であってもよい。接触充電システム140は、複数の電動車両12を同時に充電可能な給電装置142を備える。給電装置142は、円板状又は円環状の正極給電端子144及び負極給電端子146からなる給電端子148を有する。正極給電端子144と負極給電端子146は連結されており、図示しないモータの駆動に応じて回転軸Oを中心にして回転する。給電端子148及び各部品はケース150に収容される。
図13で示すような接触充電システム210であってもよい。第6実施形態に係る接触充電システム210は、第1〜第5実施形態と異なり、給電装置230がケーブル240(又はアーム)の先端に給電ヘッド228を備えるものである。
図14で示すように、給電ヘッド228は、第1回転軸(第1上部回転軸252、第1下部回転軸256)を中心にして回転可能である正極給電端子232及び負極給電端子234を備える給電端子236を含む。給電ヘッド228の基本的な構造は、図3で示す受電ヘッド28と同じである。
図15で示すように、電動車両212は、第2回転軸(第2上部回転軸288、第2下部回転軸290)を中心にして回転可能である正極受電端子280及び負極受電端子282を備える受電端子284と、正極受電端子280及び負極受電端子282を、第2回転軸を中心にして回転させる受電側モータ238と、を含む。ここで、受電側モータ238は、電動車両212に搭載された低圧バッテリ(図示せず)から電力を供給されているが、高圧バッテリ102の出力電圧を降圧することで、高圧バッテリ102から受電側モータ238に電力を供給してもよい。
第1〜第6実施形態に係る接触充電システム10、10a、10b、140、210は、給電装置30、30a、30b、142、230の給電端子36、148、236から電動車両(受電装置)12、12a、12b、212の受電端子84、284に電力を供給することにより電動車両12、12a、12b、212の高圧バッテリ102(蓄電部)を充電する。給電端子36、148、236と受電端子84、284は共に回転可能である。更に、給電端子36、148、236と受電端子84、284のいずれか一方を回転させる給電側モータ38又は受電側モータ110、238(回転動力機構)が備えられる。高圧バッテリ102を充電する際には、給電端子36、148、236と受電端子84、284とが互いに押圧された状態で回転動力機構を回転させることにより、給電端子36、148、236と受電端子84、284のいずれか一方から他方に動力を伝達して、給電端子36、148、236と受電端子84、284を共に回転させた状態で、給電端子36、148、236から受電端子84、284に電力を供給する。
上述したように、第1〜第6実施形態は、本発明のデフォルメを示しているが、本発明は各実施形態で示した構造に限られるものではない。本発明は、給電端子36等と受電端子84等の少なくとも一部を回転させる回転動力機構と、給電端子36等と受電端子84等との接触状態を維持できる程度に、互いに押圧可能な押圧機構を有するものであれば、いずれの実施形態であってもよい。すなわち、必ずしもスプリングやダンパー等の弾性部材で構成しなくとも、給電端子36等と受電端子84等の接触状態を保持する保持部材又は固定部材によって構成してもよい。
Claims (11)
- 給電装置(30)の給電端子(36)から移動していない受電装置(12)の受電端子(84)に電力を供給することにより前記受電装置(12)の蓄電部(102)を充電する接触充電システム(10)であって、
前記給電端子(36)と前記受電端子(84)は互いに別の回転軸を中心にして回転可能であり、
更に、前記給電端子(36)と前記受電端子(84)のいずれか一方を回転させる回転動力機構(38)を備え、
前記蓄電部(102)を充電する際に、前記給電端子(36)と前記受電端子(84)とが互いに押圧された状態で前記回転動力機構(38)を回転させることにより、前記給電端子(36)と前記受電端子(84)のいずれか一方から他方に動力を伝達して、前記給電端子(36)と前記受電端子(84)を共に回転させた状態で、前記給電端子(36)から前記受電端子(84)に電力を供給する
ことを特徴とする接触充電システム(10)。 - 請求項1に記載の接触充電システム(10)において、
前記給電端子(36)と前記受電端子(84)は、それぞれ一対の端子を備え、
前記給電端子(36)と前記受電端子(84)のいずれか一方の前記一対の端子は、同一の軸線上にあり、
前記回転動力機構(38)は、前記給電端子(36)と前記受電端子(84)のいずれか一方の前記一対の端子を、前記軸線を中心にして回転させる
ことを特徴とする接触充電システム(10)。 - 請求項2に記載の接触充電システム(10)において、
更に、前記給電端子(36)と前記受電端子(84)のいずれか一方の前記一対の端子に接触すると共に、前記給電端子(36)と前記受電端子(84)のいずれか一方の電力線に接続されるブラシを備える
ことを特徴とする接触充電システム(10)。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の接触充電システム(10)において、
更に、前記回転動力機構(38)の始動タイミング及び前記給電端子(36)への電圧印加タイミングを制御するコントローラ(78)を備える
ことを特徴とする接触充電システム(10)。 - 請求項4に記載の接触充電システム(10)において、
前記コントローラ(78)は、前記回転動力機構(38)を始動させてから所定時間経過後に、前記給電端子(36)に電圧を印加する
ことを特徴とする接触充電システム(10)。 - 請求項4に記載の接触充電システム(10)において、
更に、前記給電端子(36)と前記受電端子(84)とが接触していることを検知する検知装置(76)を備え、
前記コントローラ(78)は、前記検知装置(76)により前記給電端子(36)と前記受電端子(84)との接触が検知された場合に、前記回転動力機構(38)を駆動させ、前記給電端子(36)に電圧を印可する
ことを特徴とする接触充電システム(10)。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の接触充電システム(10)において、
前記受電装置(12)は電動車両に含まれ、
前記受電端子(84)は、前記電動車両の内側に設けられており、
前記給電端子(36)と前記受電端子(84)とが互いに接触した状態で、前記受電端子(84)及び前記給電端子(36)がカバーで囲まれる
ことを特徴とする接触充電システム(10)。 - 移動していない外部の受電装置(12)に対して電力を供給する給電端子(36)を備える給電装置(30)であって、
前記給電端子(36)は、前記受電装置(12)の受電端子(84)の回転軸(88、90)とは別の回転軸(52、56)を中心にして回転可能であり、
更に、前記給電端子(36)を、前記回転軸(52、56)を中心にして回転させる回転動力機構(38)を備える
ことを特徴とする給電装置(30)。 - 外部の給電装置(30)から電力を入力する受電端子(84)及び蓄電する蓄電部(102)を備え、移動していない状態で前記給電装置(30)から給電される受電装置(12a)であって、
前記受電端子(84)は、前記給電装置(30)の給電端子(36)の回転軸(52、56)とは別の回転軸(88、90)を中心にして回転可能であり、
更に、前記受電端子(84)を、前記回転軸(88、90)を中心にして回転させるモータ(110)を備える
ことを特徴とする受電装置(12a)。 - 給電装置(30)の給電端子(36)と移動していない受電装置(12)の受電端子(84)とを接触させて、前記給電端子(36)から前記受電端子(84)に電力を供給することにより受電装置(12)の蓄電部(102)を充電する接触充電方法であって、
前記給電端子(36)を、給電側モータ(38)により第1回転軸を中心にして回転させつつ、又は、前記受電端子(84)を、受電側モータ(110)により前記第1回転軸とは別の第2回転軸を中心にして回転させつつ、前記給電端子(36)と前記受電端子(84)とを接触させて、前記給電端子(36)から前記受電端子(84)に電力を供給する
ことを特徴とする接触充電方法。 - 請求項10に記載の接触充電方法において、
前記給電端子(36)と前記受電端子(84)との近接又は接触が検知されるに応じて、前記給電端子(36)と前記受電端子(84)のいずれか一方を回転させ、その後に、前記給電端子(36)から前記受電端子(84)への電力の供給を開始する
ことを特徴とする接触充電方法。
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